MNC－P1型混凝土泵送劑Pumping aid

2 、李家峽水電站是黃河上游一座大型水電站。壩高 l 90 多米，全部是混凝土澆筑而成。我廠生產(chǎn)的 H 系列混凝土外加劑，曾在該壩使用，取得了很好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，該圖是李家峽大壩施工全景和運(yùn)行情況。

3 、河北西柏坡電廠是坐落在革命根據(jù)地平山縣西柏坡的一座大型熱電站，是電站建設(shè)中的優(yōu)質(zhì)工程。該電站全部采用我廠生產(chǎn)的各種㈠系列混凝土外加劑，在冬季施工和夏季施工中，均取得了很好的效果，獲得良好的信譽(yù)。圖為西柏坡電廠部分主體工程的全景。

[ 應(yīng)用實(shí)例 1]

混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性

1 、前言
　　 隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是預(yù)拌混凝土的不斷商品化，對(duì)混凝土的技術(shù)要求也越來越高，已不僅僅是滿足于達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度即可，而是必須滿足環(huán)保性、安全性、耐久性以及工程的一些特殊要求，如：抗?jié)B、抗凍、防輻射、自密實(shí)等。這就使得混凝土的攪拌生產(chǎn)適應(yīng)不了現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展需要。在這種情況下，各種摻合料及以減水和緩凝為主要組分配制的混凝土外加劑已經(jīng)成為現(xiàn)代混凝土中不可缺少的組分。 ( 本文以后提到的外加劑均指減水和緩凝型外加劑 )
　　 我們都知道，混凝土外加劑能改善新拌混凝土的工作性能，從而提高混凝土質(zhì)量及滿足某些復(fù)雜構(gòu)件及特殊環(huán)境對(duì)混凝土的要求，同時(shí)也能節(jié)約水泥，降低成本，加快施工速度?；瘜W(xué)外加劑和礦物摻合料的發(fā)展為預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用提供了必要的技術(shù)保障。
　　 混凝土外加劑即指在混凝土、砂漿和凈漿的制備過程中，摻入少量 ( 不超過水泥用量的 5 ％ ) 的能對(duì)混凝土、砂漿或凈漿改變性能的—種產(chǎn)品。
　　 盡管在現(xiàn)代混凝土中已廣泛應(yīng)用混凝土外加劑，但就我國(guó)現(xiàn)狀而言，各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展不均衡，預(yù)拌混凝土步伐和對(duì)混凝土技術(shù)水平的認(rèn)識(shí)差別很大，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中—直存在著外加劑與水泥不適應(yīng)的問題。我們可以這樣理解混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性的概念：按照混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，將經(jīng)檢驗(yàn)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的某種外加劑摻加到按規(guī)定可以使用該品種外加劑的水泥所配制的混凝土 ( 或砂漿 ) 中，若能夠產(chǎn)生應(yīng)有的效果，就認(rèn)為該水泥與這種外加劑足適應(yīng)的；相反，如果不能產(chǎn)生應(yīng)有的效果，就認(rèn)為該水泥與這種外加劑不適應(yīng)。在實(shí)際工程中因外加劑與水泥不適應(yīng)帶來的技術(shù)難題和質(zhì)量事故也較為普遍，因此在混凝上的技術(shù)發(fā)展過程中首先應(yīng)解決混凝上外加劑與水泥適應(yīng)性的問題。

2 、混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性分析
　　 混凝土外加劑與水泥不適應(yīng)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：新拌混凝土的和易性 ( 流動(dòng)性、保水性、粘聚性 ) 差，不能滿足工作要求，坍落度經(jīng)時(shí)損失大；混凝土出現(xiàn)速凝、假凝或過度緩凝。所有這些現(xiàn)象均會(huì)對(duì)混凝土的質(zhì)量及正常生產(chǎn)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。
　　 外加劑與水泥的作用機(jī)理為：水泥粒子對(duì)外加劑具有吸附作用以及外加劑對(duì)水泥具有分散作用。水泥加水轉(zhuǎn)變成水泥漿后形成一種絮凝狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)外加劑分子被漿體中的水泥粒子吸附，即在其表面形成擴(kuò)散雙電層，成為一個(gè)個(gè)極性分子或分子團(tuán)，憎水端吸附于水泥顆粒表面而親水端朝向水溶液，形成單分子層或多分子層的吸附膜。這就降低了水的表面張力釋放出絮凝體中被包裹的水分子。同時(shí)，出于表面活性劑的定向吸附，使水泥顆粒朝外一側(cè)帶有同種電荷，產(chǎn)生了相斥作用。其結(jié)果使水泥漿體形成一種不很穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。同時(shí)使水泥顆粒表面具有潤(rùn)滑作用：外加劑的極性親水端朝向水溶液，多以氫鍵形式與水分子締合，再加上水分子之間的氫鍵締合，構(gòu)成了水泥微粒表面的一層水膜，阻止水泥顆粒間的直接接觸，起到潤(rùn)滑作用。因此分析外加劑與水泥適應(yīng)性可以從“分散”和“吸附”考慮。

2 ． 1 外加劑自身特性對(duì)水泥塑化效果的影響 ( 分散作用 )
　　 混凝土外加劑主要有木質(zhì)素磺酸鹽 ( 簡(jiǎn)稱木鈣 ) 、萘系、密胺和聚羧酸鹽高效外加劑。從外加劑的組成上分析，外加劑分子是由極性的親水官能團(tuán) (SO 3 H 、 COOH) 和非極性的憎水基兩部分組成。含有 SO 3 H 官能閉的外加劑具有顯著的坍落度保持值、適宜的引氣性和減水率；含 COOH 則具有緩凝保坍性能。在所有的高性能外加劑中，不是含 SO 3 H ，就是含有 COOH ，或者同時(shí)有之。 SO 3 H 、 COOH 官能團(tuán)主宰著外加劑的關(guān)鍵性能，并反映出該外加劑所起的主要作用，因此外加劑也可以分成：磺酸、羧酸及磺酸—羧酸：三大系列，它們對(duì)水泥的分散作用取決于分子特性、聚合性質(zhì) ( 碳鏈、碳環(huán)或雜環(huán)甚至還含有 NH 、 OH 等極性基 ) 。高效外加劑的品種從總產(chǎn)量來看， 90 ％以上是萘系外加劑。目前萘系外加劑由于其原料供應(yīng)充分，價(jià)格也較為適中，預(yù)計(jì)在今后一段時(shí)間內(nèi)，仍將成為我國(guó)高效外加劑的主要品種。就萘系外加劑自身的特性來講，它屬于磺酸類外加劑，影響其對(duì)水泥塑化效果的因素有：磺化度、平均分子量、分子量分布及聚合性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)表明：萘系外加劑在合成時(shí)的磺化越完全，則轉(zhuǎn)化帶有磺酸性的萘環(huán)就越多，對(duì)水泥的分散作用也越強(qiáng)；分子量的大小 ( 也即聚合度大小 ) 對(duì)其塑化效果的影響非常顯著，當(dāng)聚合度為 10 左右時(shí)塑化效果最理想；聚合性質(zhì)自接關(guān)系到親水官能團(tuán) (SO 3 H) ，和非極性的憎水基的組成，對(duì)水泥塑化效果影響也非常顯著。
　　 表 1 中的兩組數(shù)據(jù)是兩種不同的外加劑與兩種不同的水泥的適應(yīng)性交叉試驗(yàn)。工程名稱：浙江清華長(zhǎng)三角研究院創(chuàng)業(yè)大廈 A 段樓面；混凝土： C35 。
　　 ( 水泥： 1 — 6 湖州達(dá)強(qiáng) P.O.42.5 ， I — Ⅵ浙江桐星 P.O.42.5 ；外加劑：杭構(gòu) SP403 ，湖州大東吳 JH — 2 ；粉煤灰：嘉興電廠Ⅱ；石：中石（ 5 － 25 ）；砂：中砂（ M X =2.6 ）；水：自來水。 )

表 1 外加劑與二種水泥的適應(yīng)性試驗(yàn)

　　試驗(yàn)表明， SP403 對(duì)兩種水泥的適應(yīng)性均較好，而 JH — 2 對(duì)達(dá)強(qiáng)水泥的適應(yīng)性較好對(duì)桐星水泥的適應(yīng)性較差。對(duì)桐星水泥進(jìn)行化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)水泥中摻加了一種鐵礦渣 ( 后經(jīng)水泥廠證實(shí) ) ，它對(duì) TH — 2 產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸附作用， TH — 2 是低鈉型萘磺酸鹽改性復(fù)合產(chǎn)品，是以磺酸為主導(dǎo)的親水官能團(tuán)和以脂肪酸得來的直鏈烷基為主導(dǎo)的憎水基聚合而成。根據(jù)這一信息對(duì) TH — 2 進(jìn)行配方調(diào)整，調(diào)整后的 TH — 2 對(duì)桐星水泥的適應(yīng)性較好，在工程的實(shí)際使用中混凝土的流動(dòng)性、保水性等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足工程要求，混凝土 3 天平均強(qiáng)度已達(dá) 73 ％， 28 天平均強(qiáng)度達(dá)到 138 ％。實(shí)例說明，單憑外加劑本身我們難以評(píng)價(jià)其好壞，關(guān)鍵是要先做適應(yīng)性試驗(yàn)，然后在工程上應(yīng)用。

2 ． 2 水泥特性對(duì)減水劑塑化效果的影響 ( 吸附作用 )
　　 在混凝土外加劑和礦物摻合料方面我國(guó)已制定了較齊全的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，有些地區(qū)也制定廠相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)。但我國(guó)混凝土外加劑廠有 500 家以上，水泥，生產(chǎn)廠家更是超過 2000 家，生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定。在不同廠家生產(chǎn)的水泥中，熟料的礦物組成、水泥中石膏形態(tài)和摻量、水泥堿含量、水泥細(xì)度、摻合料種類及摻雖、水泥新鮮程度和溫度都對(duì)混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性產(chǎn)生較大的影響。

2 ． 2 ． 1 水泥熟料礦物組成的影響
　　 硅酸鹽水泥是建筑：工程中最常用的水泥，它由硅酸鹽水泥熟料、石膏調(diào)凝劑和混合材料三部分組成。硅酸鹽水泥熟料主要由硅酸三鈣 (C 3 S) 、硅酸二鈣 (C 2 S) 、鋁酸三鈣 (C 3 A ) 和鐵鋁酸四鈣 (C 4 AF) 組成，它們對(duì)混凝土外加劑的吸附能力，對(duì)于混凝土的流動(dòng)性及強(qiáng)度增長(zhǎng)都有很大的影響。其吸附混凝上外加劑能力的順序?yàn)椋?C 3 A >C 4 AF> C 3 S > C 2 S ?？偟膩碚f鋁酸鹽 (C 3 A ， C 4 AF) 在水化初期其動(dòng)電位呈正值，對(duì)外加劑分子 ( 陰離子表面活性劑 ) 吸附較強(qiáng)，而 C 3 S ， C 2 S 在水化初期其動(dòng)電位呈負(fù)值，因此吸附外加劑的能力較弱。所以，在混凝土外加劑摻量相同的情況下， C 3 A 和 C 4 AF 含量高的水泥漿體中，混凝土外加劑的分散效果就較差，混凝土單方用水量大幅增加，坍落度損失加快。水泥熟料礦物組成的變化將對(duì)外加劑的作用效果產(chǎn)生很大的影響。

2 ． 2 ． 2 水泥中石膏形態(tài)和摻量的影響
　　 石膏在水泥生產(chǎn)中用于調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間，常采用天然的或合成 CaSO 4 · 2H 2 O ，石膏摻量控制在 1.3 ％～ 2.5 ％ ( 以 SO 3 ％計(jì) ) 。但如果石膏摻量不夠或細(xì)度不夠會(huì)使石膏不能充分溶解，當(dāng)溶解度含量小于 1.3 ％時(shí)，不能阻止水泥快凝，則容易產(chǎn)生速凝的現(xiàn)象，但如果溶解度含量大于 2.5 ％時(shí)，凝結(jié)時(shí)間的增長(zhǎng)也很少。而在混凝土中， CaSO 4 · 2H 2 O 的調(diào)凝效果優(yōu)， CaSO 4 · 1/2H 2 O ，但在水泥的生產(chǎn)過程中，石膏與熟料的粉磨溫度通常較高，使二水石膏脫水成半水石膏再脫水成硬石膏，從而影響了石膏的調(diào)凝效果。另外有些水泥廠為廠節(jié)約成本，采用無水石膏代替， CaSO 4 · 2H 2 O ，這種水泥在碰到以木鈣和糖鈣為主要成分的外加劑時(shí)會(huì)表現(xiàn)出嚴(yán)重的不適應(yīng)性，因?yàn)閷?duì)木鈣和糖鈣的吸附能力為 CaSO 4 > CaSO 4 · 1/2H 2 O > CaSO 4 · 2H 2 O 因此在無水石；特表面會(huì)大量吸附木鈣、糖鈣分子，被吸附膜層嚴(yán)密的包圍起來無法溶出為水泥漿體系統(tǒng)提供必要的 SO 造成 C 3 A 大量水化，形成大量水化鋁酸鈣結(jié)晶體并相互連接。這一結(jié)果輕者導(dǎo)致混凝土坍落度損失過快，嚴(yán)重者將導(dǎo)致混凝土異?？炷Ｒ蚨嗟某煞帧⑷芙舛群恐苯佑绊懟炷恋哪Y(jié)時(shí)間，也影響混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性。

2 ． 2 ． 3 水泥堿含量的影響
　　 水泥中堿含量主要來源于生產(chǎn)所用的原材料，是按 Na 2 O+0.658K 2 O 計(jì)算的重量百分率來表示。水泥中過量的堿會(huì)和集料中的活性物質(zhì) SiO 2 反應(yīng)，生成膨脹性的堿硅酸鹽凝膠，一方面會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂，另——方面堿含量的增大降低了外加劑對(duì)水泥漿體的塑化作用，使水泥漿體流動(dòng)性損失加快，凝結(jié)時(shí)間急劇縮短，減弱了高效外加劑的作用。但當(dāng)可溶性堿的含量過低時(shí)，不僅在外加劑劑量不足時(shí)坍落度損失較快，而且當(dāng)劑量稍高于飽和點(diǎn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的離析與泌水。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，堿含量在 0.4 ％～ 0.8 ％以內(nèi)時(shí)，其對(duì)外加劑與水泥的適應(yīng)性影響很小，而在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，低堿水泥的堿含量不得大于 0.6 ％，因此為了使外加劑與水泥的適應(yīng)性較好，堿含量宜控制在 0.4 ％～ 0.6 ％。

2 ． 2 ． 4 水泥細(xì)度的影響

圖 1 取自嘉興某水泥熟料與 CaSO 4 · 2H 2 O 的配料進(jìn)行粉磨后的試驗(yàn)結(jié)果。

圖 1 水泥細(xì)度對(duì)外加劑塑化效果的影響
　　 試驗(yàn)表明：隨著水泥細(xì)度的增加，外加劑塑化效果下降。在水泥生產(chǎn)過程中，許多廠家為了滿足強(qiáng)度的要求，一味地提高水泥的細(xì)度。細(xì)度越小比表面積越大，而水泥對(duì)外加劑的吸附性隨比表面積的增加而增加，在相同的外加劑摻量下，水泥的需水量隨比表面積的增大而增大，同樣混凝土坍落度損失也隨比表面積的增大而加快，所以，本來在一定摻量下表現(xiàn)為適應(yīng)的外加劑在水泥細(xì)度的提高下會(huì)表現(xiàn)出不適應(yīng)現(xiàn)象。

2 ． 2 ． 5 摻合料種類及摻量的影響
　　 在水泥及混凝土的生產(chǎn)過程中，均摻有一定量的摻合料，如礦渣粉、粉煤灰等。由于這些摻合料的品質(zhì)及摻量的不同，對(duì)混凝土外加劑的作用效果也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。例如，單摻一定量的粉煤灰，由于粉煤灰中富含的球狀玻璃體對(duì)漿體起到“滾珠軸承作用”，隨著摻量的增加混凝土流動(dòng)性增加，外加劑的適應(yīng)性表現(xiàn)較好。另外由于粉煤灰中的碳會(huì)吸附較多的外加劑而使混凝土坍落度下降，因此，當(dāng)粉煤灰摻量一定時(shí)， I 級(jí)粉煤灰燒失量較小 ( 含碳量低 ) ，對(duì)外加劑的適應(yīng)性表現(xiàn)較好，而Ⅱ、Ⅲ級(jí)粉煤灰燒失量大 ( 含碳量高 ) ，對(duì)外加劑的適應(yīng)性表現(xiàn)就差。單摻礦粉對(duì)外加劑的適應(yīng)性與粉煤灰相似但沒有粉煤灰表現(xiàn)得這么明顯。由于礦粉的粒徑比水泥小，從而產(chǎn)生“微集料效應(yīng)”，填充了水泥顆粒間的空隙，使水泥顆粒間水分得到釋放，提高了混凝土的流動(dòng)性。但摻量超過—定量時(shí)，隨著比表面積的增加會(huì)表現(xiàn)出坍落度損失加快等不適應(yīng)現(xiàn)象。而當(dāng)粉煤灰和礦粉以一定比例摻加到混凝土中去時(shí)，二者的作用可互相促進(jìn)。試驗(yàn)表明，雙摻 40 ％，礦粉：粉煤灰＝ 2 ： 1 時(shí)最佳，此時(shí)表現(xiàn)出的混凝土與外加劑的適應(yīng)性最好。

2 ． 2 ． 6 水泥新鮮程度、溫度的影響
　　 由于粉磨時(shí)會(huì)產(chǎn)生電荷，新鮮的水泥出磨時(shí)間短，顆粒間相互吸附凝聚的能力強(qiáng)，正電性強(qiáng)，吸附陰離子表面活性劑多，因此表現(xiàn)出外加劑減水率低，混凝土坍落度損失快的現(xiàn)象，因此新鮮水泥與外加劑的適應(yīng)性差。另一方面剛磨出來的水泥溫度很高，當(dāng)水泥溫度小于 7 0 ℃ 時(shí)對(duì)外加劑的塑化效果影響不大，當(dāng)水泥溫度超過 8 0 ℃ 時(shí)對(duì)外加劑的塑化效果降低明顯，當(dāng)水泥溫度更高時(shí)，可能會(huì)造成 CaSO 4 · 2H 2 O 脫水變成無水石膏，需水量及外加劑吸附量明顯增大，坍落度損失也會(huì)明顯加快，使外加劑適應(yīng)性明顯變差。

3 、結(jié)束語
　　 綜上所述，混凝土外加劑對(duì)水泥的擴(kuò)散作用和水泥對(duì)外加劑的吸附作用是影響水泥與外加劑適應(yīng)性的兩大關(guān)鍵因素，為了使外加劑與水泥達(dá)到最佳適應(yīng)度，對(duì)水泥和外加劑做適應(yīng)性試驗(yàn)和化學(xué)分析是非常必要的。

[ 應(yīng)用實(shí)例 2]

水泥品質(zhì)對(duì)預(yù)拌混凝土的影響

　　水泥和預(yù)拌混凝土是由兩個(gè)完全獨(dú)立的生產(chǎn)者分別提供的產(chǎn)品，水泥又是預(yù)拌混凝土的原材料。它們都要執(zhí)行國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于生產(chǎn)者們難以完全溝通，以至于對(duì)各自的產(chǎn)品質(zhì)量有相當(dāng)?shù)母糸u，甚至互相誤導(dǎo)。他們都以強(qiáng)度為第一需求，其結(jié)果是高強(qiáng)、早強(qiáng)水泥更受歡迎，從而高鈣、高鋁、高比表面積的水泥應(yīng)運(yùn)而生。然而，預(yù)拌混凝土的水化熱越來越大，抗裂性、抗腐蝕性越來越差，混凝土強(qiáng)度的后期增長(zhǎng)緩慢甚至倒縮，從而嚴(yán)重地影響了混凝土結(jié)構(gòu)抵抗環(huán)境作用的耐久性能。
　　 面對(duì)可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，水泥和混凝土生產(chǎn)者雙方能否轉(zhuǎn)變思維方式和傳統(tǒng)觀念，互相溝通、互相了解、互相支持、共同前進(jìn)，這關(guān)系到我國(guó)工程建設(shè)的百年大計(jì)。
　　 本文主要從水泥的強(qiáng)度、三氧化硫含量、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間和影響水泥強(qiáng)度的水泥熟料礦物質(zhì)組成成分的波動(dòng)，探討對(duì)預(yù)拌混凝土的影響。

一、水泥的特性和現(xiàn)狀

( 一 ) 水泥的特性
　　 硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (GBl75 — 1999) 技術(shù)要求共有 9 項(xiàng)，其中：不溶物、燒失量、氧化鎂三項(xiàng)指標(biāo)，在控制上，應(yīng)該是越低越好；安定性和堿含量?jī)身?xiàng)指標(biāo)，應(yīng)該合格；強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)該在標(biāo)準(zhǔn)值以上，盡量減少各批號(hào)之間的強(qiáng)度差別和標(biāo)準(zhǔn)偏差，并確保有足夠的富余強(qiáng)度；三氧化硫、細(xì)度和凝結(jié)時(shí)間三項(xiàng)指標(biāo)，要求比較靈活，控制的“技術(shù)含量”較高。它們一方面要符合標(biāo)準(zhǔn)要求，即水泥中三氧化硫的含量不得超過 3.5 ％，硅酸鹽水泥比表面積大于 300m 2 /kg( 普通水泥 80μm 孔篩篩余不得超過 10.0 ％ ) ，凝結(jié)時(shí)間不得遲于 6 ． 5h( 硅酸鹽水泥 ) 或 10h( 普通硅酸鹽水泥 ) ；一方面要充分考慮混凝土生產(chǎn)的要求。符合標(biāo)準(zhǔn)要求，只能說是合格產(chǎn)品；符合混凝土生產(chǎn)的要求，才是好水泥。

( 二 ) 水泥的現(xiàn)狀
　　 水泥作為一種工業(yè)產(chǎn)品，為了追求自身的“高質(zhì)量”，在符合“國(guó)際”的前提下，—般采取“高強(qiáng)”和“早強(qiáng)”的工藝措施。“高強(qiáng)”的措施主要有：提高水泥熟料中 C 3 S 的比例，但其難度是熟料難以燒制，并容易出現(xiàn)不利水泥安定性的 fCaO 。“早強(qiáng)”的措施主要有：提高水泥熟料中 C 3 S 和 C 3 A 的比例，提高水泥的細(xì)度?！霸鐝?qiáng)”水泥由于早期強(qiáng)度發(fā)揮快，對(duì)施工進(jìn)度是有利的，在一段時(shí)期內(nèi)深受廣大用戶的歡迎。但同時(shí)也存在著嚴(yán)重的缺陷：混凝土水化熱高，且有浮漿現(xiàn)象，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率低。高水化熱和水泥浮漿不利于施工，尤其是大體積工程的施工，同時(shí)由于該混凝土的膨脹和收縮率高，是出現(xiàn)混凝土裂縫的主要原因，不利于工程的質(zhì)量；后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率低甚至倒縮，對(duì)工程的質(zhì)量更是不利。另外，水泥生產(chǎn)者無法提供水泥在混凝土中與外加劑的相容性，出廠水泥 ( 尤其是散裝水泥 ) 溫度太高一一對(duì)混凝土的拌制和混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力控制有不良的影響等，都是存在的問題。

二、預(yù)拌混凝土的特性及其存在的問題

( 一 ) 特性
　　 高效減水劑等外加劑的使用，大大改變了預(yù)拌混凝土的配制、性能和生產(chǎn)工藝，它使混凝土能在低水灰比下，達(dá)到比水泥強(qiáng)度高得多的強(qiáng)度 ( 如 C100 以上高強(qiáng)混凝土已成為可能 ) ，而施工性能卻很好，改變了傳統(tǒng)混凝土的強(qiáng)度不能高于水泥強(qiáng)度而依賴于水泥強(qiáng)度的規(guī)律。水泥強(qiáng)度對(duì)混凝土的強(qiáng)度不再起主導(dǎo)作用，水泥的性質(zhì)也不再代表混凝土的性質(zhì)。預(yù)拌混凝土有如下特性：

1 ．預(yù)拌混凝土是一種產(chǎn)品，也是建筑工程的材料，它必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行工廠化集中生產(chǎn)，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，由專用運(yùn)輸車輸送到施工現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)驗(yàn)收合格，才準(zhǔn)予澆筑施工。
2 ．使用外加劑，而不完全依靠水泥的特性進(jìn)行混凝土改性，已越來越普遍。特別是摻加高效減水劑，能大大改善混凝土的流動(dòng)性；摻加增強(qiáng)劑，能有效提高混凝土的強(qiáng)度；摻加抗?jié)B劑，能有效提高混凝土的抗?jié)B性能。
3 ．使用摻和料，進(jìn)一步改善混凝土的性能。摻加粉煤灰和磨制礦渣等，能明顯減少水泥用量，并且有降低水泥水化熱的作用，有利于提高混凝土質(zhì)量和改善施工進(jìn)程。

( 二 ) 存在的問題

1 ．混凝土配比的多組分，增大了生產(chǎn)和質(zhì)量控制的復(fù)雜性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，混凝土生產(chǎn)除了水泥、砂、石、水等 4 種傳統(tǒng)材料之外，為了工程及施工的需要，不斷增加了外加劑和摻和料，它們有無機(jī)物，也有有機(jī)物，可以是單摻，也可以是多摻。因此，對(duì)水泥的性能和適應(yīng)性，提出更高的新要求。
2 ．?dāng)嚢璧膭蛸|(zhì)性問題。預(yù)拌混凝土普遍要求較低的水灰比和適當(dāng)?shù)奶涠?，這就對(duì)在規(guī)定攪拌時(shí)間內(nèi)，達(dá)到充分的勻質(zhì)性，提出了難題。
3 ．礦物摻和料的大量使用，會(huì)消耗水泥中的 SO 3 ，致使 SO 3 不足，而水泥的水化和礦物摻和料活性的激發(fā)都需要 SO 3 ，因此，不當(dāng)量的摻和物，會(huì)影響水泥的水化進(jìn)程和混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)揮，同時(shí)還會(huì)使混凝土的凝結(jié)時(shí)間難以控制。

三、水泥品質(zhì)對(duì)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)和質(zhì)量的影響
　　 作為預(yù)拌混凝土原材料的水泥，不但要符合自身的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ( 基本要求 ) ，更要適應(yīng)預(yù)拌混凝土的特殊要求。水泥質(zhì)量對(duì)預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)過程、質(zhì)量控制、施工工藝等，都有不同程度的影響。

( 一 ) 水泥強(qiáng)度的影響
　　 水泥基材料的強(qiáng)度是在一定的標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)得的。如果水灰比、試件尺寸、養(yǎng)護(hù)條件、試驗(yàn)方法都相同，按傳統(tǒng)理論，則認(rèn)為凈漿強(qiáng)度高于砂漿強(qiáng)度，砂漿強(qiáng)度高于混凝土強(qiáng)度。然而，事實(shí)是水泥強(qiáng)度和混凝土強(qiáng)度的定義不同，檢測(cè)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)條件不同。預(yù)拌混凝土生產(chǎn)時(shí)，高效減水劑等外加劑的摻和，使混凝土的水灰比降到比檢測(cè)水泥強(qiáng)度時(shí)的水灰比低得多，從而使混凝土的強(qiáng)度比水泥的強(qiáng)度高得多，即強(qiáng)度等級(jí)為 32.5 的水泥，能配制 C60 混凝土已是事實(shí)。
　　 提高水泥強(qiáng)度的工藝技術(shù)措施，主要是改善水泥熟料的礦物組成，提高 C 3 S 和 C 3 A 的含量，增大水泥的比表面積。但是，高 C 3 A 和高比表面積，出現(xiàn)的高水化熱和后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢甚至倒縮，給混凝土質(zhì)量和施工帶來的后果已是弊大于利。雖然提高混凝土強(qiáng)度能有效減少構(gòu)件斷面的面積，減少“肥梁、胖柱、厚板”的現(xiàn)象，減少建筑物的自身重量，提高有效面積和空間，但由于混凝土構(gòu)件斷面不能小到超過保證構(gòu)件穩(wěn)定的極限，所以，過高的混凝土強(qiáng)度等級(jí)其實(shí)是浪費(fèi)。再說，混凝土施工技術(shù)已今非昔比，有了很大的進(jìn)步，模板不再是木板拼湊的，而是鋼模或整體模板，而且是多套模板輪翻上；模板的支柱也已是鋼管代替木支柱。所以，片面追求水泥的早強(qiáng)，確實(shí)是沒有必要了。

( 二 ) 水泥細(xì)度的影響
　　 水泥的粉磨細(xì)度與時(shí)間、強(qiáng)度、干縮以及水化放熱速度率等一系列性能都有密切的關(guān)系。水泥細(xì)度越細(xì)或比表面積越大，水泥水化熱反應(yīng)就越快，早期強(qiáng)度發(fā)揮就越快。同時(shí)，水泥粉磨采取“窄級(jí)配”，即水泥顆粒大小越均勻時(shí)，水泥強(qiáng)度也越高。因此水泥的細(xì)度相對(duì)細(xì)得多，且可能采取“窄級(jí)配”。但是，其水化熱就越大越集中，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量越大，混凝土的水灰比也越大，與外加劑相容性越差，開裂敏感性越大。而且，水化后漿體內(nèi)凝膠含量增多，是引起干縮率增大的一個(gè)原因。
　　 水泥細(xì)度是影響水泥流變性能的重要因素，水泥流變性能對(duì)混凝土施工和工程質(zhì)量有重要影響。水泥中粒徑在 3 ～ 30μm 的顆粒起強(qiáng)度增長(zhǎng)的主要作用；大于 50μm 的顆粒則對(duì)強(qiáng)度基本不起作用，但有穩(wěn)定體積的作用；小于 3μm 的顆粒，水化時(shí)需水量大，反應(yīng)很快，水化熱很高，只起促進(jìn)早期強(qiáng)度的作用，對(duì)后期強(qiáng)度基本沒有貢獻(xiàn)。水泥比表面積相對(duì)較大且顆粒級(jí)配恰當(dāng)?shù)乃啵傻玫搅己玫牧髯冃阅?，?duì)混凝土和工程質(zhì)量有利。

( 三 ) 水泥凝結(jié)時(shí)間的影響
　　 凝結(jié)時(shí)間對(duì)混凝土施工有很大的影響。初凝結(jié)時(shí)間過短，往往來不及施工，甚至來不及運(yùn)送到施工工地；終凝時(shí)間太長(zhǎng)，又會(huì)使施工人員難以適應(yīng)，妨礙工程進(jìn)展。影響凝結(jié)時(shí)間的水泥礦物成份主要是 C 3 S 和 C 3 A ，而在水泥磨制時(shí)摻加適當(dāng)?shù)亩?( 水泥中三氧化硫的來源 ) ，不僅可以調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，同時(shí)還能提高早期強(qiáng)度，降低干縮變形，改善耐蝕性、抗凍性、抗摻性等一系列性能。然而，水泥在磨制時(shí)，如果磨機(jī)內(nèi)溫度過高，就會(huì)使二水石膏脫水，變成硬石膏，失去調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的作用，并可能出現(xiàn)快裂、緩凝或假凝現(xiàn)象，使凝結(jié)時(shí)間難以控制。

( 四 ) 水泥與混凝土外加劑的適應(yīng)性
　　 混凝土外加劑的種類繁多，可分為無機(jī)和有機(jī)外加劑兩大類。無機(jī)外加劑主要是一些電解質(zhì)鹽類，有機(jī)外加劑大多是表面活性物質(zhì)。較常用的外加劑主要有減水劑、調(diào)凝劑和加氣劑等。為了達(dá)到設(shè)計(jì)的質(zhì)量指標(biāo)，外加劑可能是單摻，也可能是多摻。這就對(duì)水泥的適應(yīng)性提出了難題。水泥的高水化熱礦物成份，水泥的石膏摻量 ( 即 SO 3 含量 ) 的波動(dòng)，水泥中堿含量偏高，或者出廠水泥的溫度過高 ( 主要是散裝水泥 ) 等，對(duì)外加劑都有不利的影響，甚至阻礙外加劑性能的發(fā)揮，達(dá)不到混凝土設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求，從而影響工程施工和工程質(zhì)量。這就是不同廠家生產(chǎn)的同種相同強(qiáng)度等級(jí)的合格水泥，有不同適應(yīng)性的原因。

四、結(jié)語
　　 水泥品質(zhì)是影響混凝土質(zhì)量的主要原因。水泥生產(chǎn)者沒有必要片面追求水泥的早強(qiáng)、高強(qiáng)，而不斷提高水泥 C 3 S 、 C 3 A 的含量和比表面積，而應(yīng)該充分考慮水泥強(qiáng)度的后期增長(zhǎng)率，避免高比表面積而出現(xiàn)水泥顆?！罢?jí)配”；應(yīng)該充分考慮預(yù)拌混凝土生產(chǎn)的特點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)整水泥的 SO 3 含量，找出并確定合理的初凝和終凝時(shí)間；盡量降低水泥的堿含量，并尋找適應(yīng)外加劑特性的規(guī)律，使水泥能與外加劑完美的結(jié)合?！　】傊细竦乃嗖⒉皇呛盟?，只有能充分滿足混凝土生產(chǎn)要求，具有良好的勻質(zhì)性、穩(wěn)定性、與外加劑良好的相容性，有利于混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期性能的發(fā)展，具有耐久性的水泥，才是預(yù)拌混凝土生產(chǎn)所需要的水泥。

[ 應(yīng)用實(shí)例 3]

大流動(dòng)度泵送混凝土與裂縫種類的關(guān)系控制技術(shù)及防治措施

　　城市現(xiàn)代化建設(shè)正向新的領(lǐng)域發(fā)展，在高性能混凝土高強(qiáng)度、高流動(dòng)性的研究方面取得了顯著成果。本世紀(jì)高性能聚羧酸外加劑在泵送混凝土中的應(yīng)用，水膠比最小達(dá)到 0 ． 25 ，混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到了 110MPa 以上。泵送混凝土具有便于城市運(yùn)輸，便于垂直供料，已是當(dāng)代建設(shè)不可缺少的主要方式。隨著商品混凝土的發(fā)展，混凝土塑性收縮裂縫及其它原因引起的裂縫卻日益突出，成為影響工程結(jié)構(gòu)耐久性的焦點(diǎn)，也是當(dāng)前工程技術(shù)人員十分關(guān)注的問題。

一、產(chǎn)生裂縫原因分析
　　 根據(jù)筆者近幾年對(duì)本市現(xiàn)澆混凝土工程裂縫長(zhǎng)度、寬度、深度檢測(cè)，對(duì)裂縫的種類歸納為：混凝土收縮有早期收縮，它包括塑性收縮、干燥收縮和化學(xué)收縮，溫度變形收縮及碳化收縮。
　　 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因又分為：結(jié)構(gòu)不均勻沉降裂縫、外力結(jié)構(gòu)荷載作用裂縫、混凝土粗骨料塑性沉降裂縫、溫差裂縫、收縮裂縫、干燥裂縫及凍融侵蝕、硫酸鹽侵蝕、鋼筋銹蝕等引起的裂縫。
　　 早期收縮—早期混凝土由于技術(shù)或施工不當(dāng)引起的缺陷將使混凝土的質(zhì)量遭受不可彌補(bǔ)的損害。早期收縮是引起混凝土早期開裂的主要原因，因此時(shí)的混凝土抗拉強(qiáng)度較低、抵抗力很弱。

　　1 ．塑性收縮裂縫。由于新澆筑的混凝土骨料下沉，引起泌水，一般發(fā)生在新拌混凝土 3 ～ 12h 以內(nèi)，在終凝前比較明顯。因此，混凝土塑性收縮裂縫是混凝土在塑性狀態(tài)時(shí)表面失水過快造成的。
　　2 ．干燥收縮裂縫。新拌混凝土處于干燥環(huán)境，在凝結(jié)過程中內(nèi)部水分蒸發(fā)，是引起混凝土體積變化的主要因素?；炷猎谀Y(jié)硬化強(qiáng)度增長(zhǎng)階段，除水泥水化所需的內(nèi)部水分外，多余的游離水會(huì)由表及里逐漸蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土干燥收縮。另外，在混凝土毛細(xì)管內(nèi)游離水分蒸發(fā)，毛細(xì)管內(nèi)負(fù)壓增大，也使混凝土產(chǎn)生干燥收縮。在約束條件下，當(dāng)收縮變形導(dǎo)致的收縮應(yīng)力大于混凝土的抗拉應(yīng)力時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生由表面向結(jié)構(gòu)縱深發(fā)展的干燥收縮裂縫。在混凝土達(dá)到終凝時(shí)間后，混凝土外部不能及時(shí)補(bǔ)充水分養(yǎng)護(hù)，環(huán)境的相對(duì)濕度越低，混凝土的干燥收縮程度也就越大。影響混凝土干燥收縮裂縫的主要原因是水泥用量、水泥品種、水灰比、骨料的種類和粒徑、砂率等。成型后的混凝土早期養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度至關(guān)重要。一般條件下，混凝土的極限干縮值為 (50 ～ 90) × l 0 -5 ) 左右，即收縮系數(shù) 0.5 ～ 0.9mm /m 。
　　3 ．化學(xué)收縮裂縫。由于水泥水化生成物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)總體積小，而引起混凝土的收縮，稱為化學(xué)收縮又稱為自身收縮。化學(xué)收縮導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越大，混凝土的收縮就越大。目前，天津市由傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)自攪拌轉(zhuǎn)化為商品混凝土集中攪拌，大流動(dòng)性泵送混凝土水泥漿量增加，骨料粒徑減小，水泥漿量是決定自收縮變形大小的主要因素。高強(qiáng)度混凝土增加水泥用量和提高水泥細(xì)度，當(dāng)磨細(xì)礦渣粉和粉煤灰超量加入，導(dǎo)致毛細(xì)孔隙的平均直徑變小，使混凝土內(nèi)部最大拉力增加，混凝土自身收縮加大，當(dāng)自身收縮應(yīng)力超過該結(jié)構(gòu)混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。
　　 4 ．地基不均勻沉降及骨料沉降裂縫。 (1) 因地基沉降或支座沉降不均勻造成的墻體裂縫。 (2) 基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。 (3) 建筑物下采用同一種基礎(chǔ)，如基底標(biāo)高差異太大，也會(huì)引起地基不均勻沉降。 (4) 建筑物地基建在砂礫層、回填土層上，如基底處理不規(guī)范也會(huì)發(fā)生不均勻沉降。 (5) 冬施季節(jié)地基凍脹，建筑物施工階段或建成后原有地基發(fā)生變化也會(huì)引起建筑物不均勻沉降；以上種種情況均會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，一般早期不易發(fā)現(xiàn)，但如果發(fā)生則后果嚴(yán)重。目前在本市的框架剪力墻結(jié)構(gòu)檢測(cè)過程中，發(fā)現(xiàn)地下室剪力墻及主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層中剪力墻出現(xiàn)不同程度的水平及豎向裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因是由于地下室屬連續(xù)超靜定結(jié)構(gòu)，墻體受到下部基礎(chǔ)底板和上部樓板或梁的約束，當(dāng)墻體混凝土收縮變形產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力大于混凝土早期抗拉強(qiáng)度時(shí)，則墻體混凝土就會(huì)出現(xiàn)開裂。同時(shí)，由于泵送混凝土配合比中水泥漿體、磨細(xì)礦渣粉、粉煤灰等膠結(jié)材與粗細(xì)骨料顆粒組份的比重不同，會(huì)發(fā)生石子的沉降，膠結(jié)體上浮，導(dǎo)致材料的不均勻沉降與表面議水現(xiàn)象的發(fā)生。在施工過程中澆筑墻體高度不符合要求時(shí)，一次性投料過大，在振搗過程中骨料下沉，在初凝前混凝土處于塑性狀態(tài)骨料會(huì)繼續(xù)下沉，漿體上浮，當(dāng)下沉的粗骨料受到水平綁扎的鋼筋阻攔時(shí)，就會(huì)與周圍的混凝土形成沉降差，因此，墻體就會(huì)造成塑性沉降裂縫。
　　 5 ．溫差裂縫。在水泥水化過程中必然導(dǎo)致水化升溫，尤其在大體積混凝土中晝夜溫差引起的溫度應(yīng)力作用使混凝土出現(xiàn)開裂。升溫階段一般在 2 ～ 5 天達(dá)到峰值，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，當(dāng)溫差超過 25 ℃ 時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力與應(yīng)力變形，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土內(nèi)部應(yīng)力超過表面混凝土抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，則會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫?；炷恋臏囟茸冃蜗禂?shù)為 a=1 0 × 10 -6 / ℃，即每升降 1 ℃ ，每 m 脹縮 0.01mm 。
　　 6 ．混凝土級(jí)配不合理，所用原材料質(zhì)量不符合要求造成的裂縫?；炷链旨?xì)骨料級(jí)配不合理，造成粗細(xì)骨料之間孔隙率大，混凝土中游離水隱藏量多，水分蒸發(fā)后形成一定的孔隙與貫通的毛細(xì)孔道，會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降出現(xiàn)裂縫。當(dāng)原材料中砂、石含泥量、泥塊含量偏高時(shí)，經(jīng)原材料攪拌個(gè)別部位會(huì)在骨料之間形成一種泥漿膜，它會(huì)降低水泥石與骨科的粘結(jié)強(qiáng)度，使抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度降低，導(dǎo)致混凝土早期裂縫，并會(huì)發(fā)展為貫通性裂縫。當(dāng)砂子細(xì)度模數(shù)偏低，石子粒徑偏小，就會(huì)增加水泥用量和用水量；水泥用量越多，用水量越大，混凝土干縮也就越大，出現(xiàn)裂縫的概率也就越大。另一個(gè)原因是機(jī)制人工砂中石粉含量過高會(huì)引起混凝土早期膨脹增大，使混凝土產(chǎn)生裂縫。
　　 7 ．施工過程不當(dāng)造成的裂縫。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)未合理選擇澆筑方案，剪力墻一次性投料過高會(huì)導(dǎo)致粗骨料下沉，漿體上浮產(chǎn)生混凝土離析，造成塑性沉降裂縫。振搗過程中做不到快插慢拔，氣泡不能充分排出，振搗棒有拖帶現(xiàn)象，均會(huì)造成裂縫出現(xiàn)。當(dāng)混凝土澆筑時(shí)，不是從同一方向澆筑，而是相向澆筑時(shí)，混凝土終凝后中間鋼筋受到兩個(gè)方向的拉應(yīng)力，會(huì)對(duì)中部的混凝土產(chǎn)生約束，導(dǎo)致混凝土受拉產(chǎn)生裂縫。春冬季風(fēng)大，氣候干燥，混凝土結(jié)構(gòu)澆筑后，當(dāng)溫度低在不便于澆水養(yǎng)護(hù)條件下，又不及時(shí)用塑料薄膜覆蓋纏繞，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)失水過快，直接影響混凝土的抗裂能力，出現(xiàn)不同程度的塑性收縮裂縫，并對(duì)混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)相應(yīng)造成影響。夏季混凝土結(jié)構(gòu)澆筑后，因氣溫過高，在混凝土初凝后如不注重覆蓋，不及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)周期不能滿足規(guī)定齡期要求，就會(huì)造成混凝土失水過快或達(dá)不到水化要求，造成混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)不利和收縮應(yīng)力加大，會(huì)過早地出現(xiàn)裂縫。
　　 混凝土出現(xiàn)裂縫是不可避免的，混凝土收縮是混凝土材料本身固有的一種物理現(xiàn)象，其微觀裂縫是由本身物理力學(xué)性質(zhì)決定的，但可以通過合理調(diào)整混凝土配合比設(shè)計(jì)，提高混凝土生產(chǎn)質(zhì)量。設(shè)計(jì)過程中根據(jù)工程結(jié)構(gòu)條件采取“抗放結(jié)合”的綜合措施，超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)可采取后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶方法施工，盡量減少側(cè)壁長(zhǎng)度。在相同的配筋率下，選擇細(xì)筋密布配筋，重視水平分布筋的配筋率。加強(qiáng)混凝土施工質(zhì)量來控制高強(qiáng)混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫的有害程度，滿足建筑使用功能的要求。
　　 1 ．?dāng)嚢枵净炷猎O(shè)計(jì)質(zhì)量控制。商品混凝土的合理設(shè)計(jì)首先是混凝土配合比設(shè)計(jì)與材料制定，單方混凝土水泥用量應(yīng)合理，水泥用量大，用水量大，水泥漿體體積大，收縮亦大。從理論上講，混凝土中摻加水泥過多，不僅使其產(chǎn)生大量的水化熱和較大的溫度應(yīng)力，而且還會(huì)使混凝土產(chǎn)生較大的收縮質(zhì)量問題，水泥細(xì)度愈大，干縮率愈大。從工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，在配制高強(qiáng)混凝土?xí)r，如果混凝土強(qiáng)度等級(jí)在 C50 ～ C80 之間時(shí)，水泥用量宜控制在 400 ～ 500kg /m 3 ，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)大于 C80 ，水泥用量宜控制在 500 ～ 550 kg 。當(dāng)每立方米混凝土水泥用量超過 550kg 時(shí)，強(qiáng)度增長(zhǎng)并不明顯，并會(huì)使混凝土加大收縮。在配制泵送混凝土?xí)r，可通過摻加硅粉、礦渣粉、粉煤灰等礦物料來提高混凝土強(qiáng)度。混凝土水灰比是影響強(qiáng)度和裂縫的主要因素之一。水灰比大的混凝土其收縮亦大，也就是越容易產(chǎn)生裂縫。塑性沉落裂縫、干燥收縮裂縫都是由于混凝土單方用水量過大，混凝土稠度過低、塌落度過大、水分蒸發(fā)過快造成的。因此，在保持合適的工作性始終不變的條件下，只要能達(dá)到泵送的條件，水灰比應(yīng)當(dāng)盡可能低，嚴(yán)格控制混凝土水灰比即嚴(yán)格混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。
　　 另外，對(duì)于大跨度的現(xiàn)澆板、超長(zhǎng)剪力墻結(jié)構(gòu)等，可以在混凝土中加入一定比例的碳纖維、聚丙烯纖維來阻止裂縫的發(fā)生。纖維的摻入可以在混凝土中起到一種亂向支撐作用，能改善混凝土早期泌水性，阻止混凝土發(fā)生塑性沉降，有利于提高混凝土的抗拉、抗折強(qiáng)度，從而有效地防止混凝土發(fā)生塑性收縮和早期干縮裂縫。
　　 2 ．混凝上攪拌站材料質(zhì)量控制。商品混凝土攪拌站應(yīng)嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量，在選用水泥方面應(yīng)優(yōu)先選用低熱、低收縮量水泥。夏季優(yōu)先選用低熱礦渣硅酸鹽水泥，水泥細(xì)度應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)度大的水泥易產(chǎn)生干燥收縮裂縫。在選用骨料方面，粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡可能低，應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，因?yàn)槟嗟呐蛎浶源笥谒嗟呐蛎浶?，并且含泥量大的砂石與水泥粘結(jié)界面強(qiáng)度低，粘結(jié)力弱，影響混凝土抗拉強(qiáng)度，使混凝土產(chǎn)生裂縫。在使用機(jī)制人工砂時(shí)應(yīng)盡量避免單一使用，應(yīng)與河砂按最佳比例混合使用。機(jī)制人工砂石粉含量應(yīng)嚴(yán)格控制，應(yīng)符合 GB ／ T1468 4 — 2001 · 5 · 2 · 2 建筑用砂石粉含量規(guī)定要求，防止因石粉含量超標(biāo)而引起混凝土早期膨脹而產(chǎn)生裂縫。另外，攪拌站粗、細(xì)骨料場(chǎng)地堆放，應(yīng)保障粗、細(xì)骨料的連續(xù)級(jí)配穩(wěn)定，粗、細(xì)骨料堆放高度應(yīng)有控制，不易過高，砂、石粗顆粒滾落到底部會(huì)造成上部顆粒細(xì)，下部顆粒粗。材料不穩(wěn)定會(huì)造成混凝土離析，強(qiáng)度偏低，也會(huì)增大混凝土出現(xiàn)裂縫的機(jī)率。因此，加強(qiáng)對(duì)料場(chǎng)的管理意義十分重大。在混凝土砂率設(shè)計(jì)方面，應(yīng)優(yōu)先選用最佳砂率，一般泵送混凝土可控制在 38 ％ -43 ％之間，砂率過小混凝土容易產(chǎn)生離析，不宜泵送。砂率過大，會(huì)降低混凝土的工作性和強(qiáng)度，并能增大混凝土的收縮和裂縫。粗骨料應(yīng)根據(jù)混凝十構(gòu)件的最小斷面尺寸和泵送管內(nèi)徑來確定，一般情況下粗骨料最大粒徑與輸送管徑之比不宜大于 1.3 ，選擇合理的最大粒徑，優(yōu)先選用連續(xù)級(jí)配的粗骨料，即降低水泥用量，減少泌水、收縮和水化熱。細(xì)骨料應(yīng)優(yōu)先選用級(jí)配良好的中、粗砂，細(xì)度模數(shù)在 2.6 ～ 2.8 之間為最佳。還可以在混凝土中摻加適量的磨細(xì)礦渣粉、粉煤灰和外加劑。磨細(xì)礦渣粉可以降低混凝土的水化熱，提高混凝土的后期強(qiáng)度，節(jié)約水泥，降低造價(jià)。粉煤灰可以降低混凝土拌合物的屈服剪切應(yīng)力，大大提高混凝土拌合物的坍落度，改善和提高新拌混凝土和硬化混凝土的性能，改善混凝土的和易性及可泵性，降低水化熱，降低泌水率和干縮程度，減少在管道中的堵塞和分離，降低混凝土與管壁的阻力，從而提高混凝土拌合物的流動(dòng)性和穩(wěn)定性。粉煤灰顆粒在泵送過程中起著“滾珠”效應(yīng)。
　　 3 ．施工方法預(yù)防及施工質(zhì)量控制。施工隊(duì)伍應(yīng)盡量減少混凝土施工縫的留置，如必須留置時(shí)，應(yīng)合理設(shè)置施工縫位置，避開應(yīng)力集中和結(jié)構(gòu)剛度比較弱的部位。在澆筑時(shí)，應(yīng)采用連續(xù)流水施工，從一端向另一端澆筑，不允許從兩端相向澆筑。
　　澆筑完畢后，應(yīng)留足下道工序間歇時(shí)間，控制施工荷載，不允許在現(xiàn)澆混凝土上部碼放建筑材料，避免集中載荷，不允許超載施工。拆模時(shí)，要按混凝土強(qiáng)度要求，合理安排拆模時(shí)間，不允許提前拆模。
　　超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求留置后澆帶，達(dá)到混凝土溫度收縮應(yīng)力與混凝土強(qiáng)度的抗衡穩(wěn)定后，再進(jìn)行后澆帶混凝土施工，后澆帶混凝土應(yīng)加 12 ％的 UEA 膨脹劑。
　　夏季對(duì)于大體積混凝土所用砂、石應(yīng)采取物理降溫，水泥應(yīng)優(yōu)先選用低熱礦渣水泥，外加劑宜選用緩凝型減水劑。嚴(yán)格管理混凝土澆筑時(shí)間及入模溫度，有條件最好是夜間澆筑，嚴(yán)格控制混凝土的澆筑速度，控制好現(xiàn)澆混凝土的內(nèi)外溫差，重點(diǎn)工程大體積混凝土應(yīng)埋設(shè)管道循環(huán)降溫，并做好溫度觀測(cè)記錄。為使大體積混凝土的內(nèi)外溫差降低，可采用混凝土表面保溫方法，使混凝土內(nèi)外溫度降低。
　　鋼筋混凝土施工驗(yàn)收規(guī)范 GB50204 要求，應(yīng)嚴(yán)格控制現(xiàn)澆混凝土鋼筋保護(hù)厚度，對(duì)于梁、板結(jié)構(gòu)，特別是懸挑結(jié)構(gòu)，在施工綁扎鋼筋鋪設(shè)墊塊工序時(shí)，應(yīng)采取有效的措施來保證鋼筋位置因施工踩踏振搗過程中的不移位，避免因鋼筋保護(hù)層厚度不符合規(guī)范要求而使混凝土結(jié)構(gòu)開裂。
　　在混凝土振搗過程中，如振搗方式不正確會(huì)造成混凝土分層離析，對(duì)于板類構(gòu)件如過振會(huì)使粗骨料下沉，表面出現(xiàn)浮漿，會(huì)造成混凝土面層開裂；對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)如投料振搗不正確，會(huì)使骨料不均勻沉降，也會(huì)造成墻體出現(xiàn)收縮裂縫。為提高混凝土的密實(shí)度，振搗要適宜，不過振，不漏振，以混凝土表面無氣泡冒出為宜，振搗棒移動(dòng)距離以 400mm 左右為宜，時(shí)間以 10 秒 / 次左右為宜，振搗棒插入時(shí)應(yīng)快插慢拔?；炷翝仓叨炔辉试S超過 500mm ，采用兩次振搗技術(shù)可以防止因塑性沉降而引起的混凝土內(nèi)部分層，消除因混凝土泌水而出現(xiàn)的毛細(xì)孔道及石子下部隱含的氣泡，來提高混凝土強(qiáng)度和減少混凝土裂縫，時(shí)間應(yīng)掌握在澆筑混凝土 1 小時(shí)左右即進(jìn)行二次振搗?；炷涟孱惤Y(jié)構(gòu)澆筑完畢后，在混凝土初凝前應(yīng)用木抹子對(duì)混凝土表面進(jìn)行 2 ～ 3 次搓平，即可愈合裂縫，也可阻止裂縫出現(xiàn)，施工過程中要保證模板的剛度，防止模板變形，支撐下沉，根據(jù)不同構(gòu)件的要求確定拆模日期，避免過早拆模，也是防止裂縫出現(xiàn)的條件。
　　養(yǎng)護(hù)條件對(duì)混凝土的收縮影響很大，做好對(duì)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，可以對(duì)裂縫的出現(xiàn)起到至關(guān)重要的作用，對(duì)于天津地區(qū)混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)不少于 14 晝夜。環(huán)境溫度越高，風(fēng)速越大，收縮越大。當(dāng)混凝土表面暴曬，表面與底面溫度不一樣；或者大風(fēng)吹襲會(huì)造成混凝土表面水分急劇蒸發(fā)，兩種情況均會(huì)形成上下部硬化不均勻而出現(xiàn)表面收縮裂縫。應(yīng)在建筑物四周采取圍擋措施，或采取混凝土表面覆蓋保持混凝土表面濕潤(rùn)，防止水分蒸發(fā)。對(duì)不同的梁、板、柱、剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)采取不同的覆蓋與拆模措施及噴霧澆水養(yǎng)護(hù)方案，從而防止裂縫產(chǎn)生。
　　為防止混凝土裂縫的發(fā)生，在普通混凝土中摻入膨脹劑可以配制成補(bǔ)償收縮混凝土、填充混凝土和自應(yīng)力混凝土。膨脹劑的主要功能是在水泥水化過程中使混凝土產(chǎn)生體積膨脹，通過膨脹能對(duì)限制力做功，產(chǎn)生的限制膨脹抵消混凝土干燥、降溫以及荷載等作用引起的限制收縮，在配筋條件卜能使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生 0.2 ～ 0.7MPa 的壓應(yīng)力，它可抵消混凝土收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而防止和減少混凝土因收縮產(chǎn)生的裂縫。另外，膨脹性晶體的填充作用使水泥石中的大孔變小，總孔隙率下降，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，從而減少或消除塑性收縮裂縫，使混凝土中微裂紋難以擴(kuò)展成貫穿裂紋，起到抗裂防滲的目的。 UEA 膨脹劑的最佳摻量為水泥用量的 10 ～ 12 ％。
　　筆者 2006 年 8 月份與北京清華大學(xué)專家共同對(duì)本市某一高層建筑地下室一層、二層剪力墻出現(xiàn)不同程度的豎向裂縫進(jìn)行了鑒定，對(duì)下一步繼續(xù)施工的部位制定了補(bǔ)救措施，經(jīng)筆者整理列出，特向讀者介紹，僅供參考。
　　根據(jù)裂縫寬度、深度、長(zhǎng)度、道數(shù)，分析裂縫產(chǎn)生的原因，按以下方案進(jìn)行施工：

　　(1) 調(diào)整混凝土施工配合比，降低坍落度，由 180 ～ 200mm 調(diào)整為 160 ～ 180mm ，保證混凝土和易性，混凝土入模溫度不高于 28 ℃ 。
　　(2) 混凝土配合比增加粉煤灰用量，為降低混凝土水化熱，粉煤灰摻量不超過水泥用量的 30 ％；磨細(xì)礦渣粉占水泥用量的 10 ～ 15 ％； UEA 膨脹劑摻量為水泥用量的 12 ％，加強(qiáng)帶按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求再提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。
　　(3) 鋼筋直徑 16mm ，牌號(hào) HRB400 ，間距 150mm ，按等面積代換調(diào)整。牌號(hào)不變由直徑 16mm 調(diào)整為 12mm ，水平筋加細(xì)加密，與設(shè)計(jì)部門協(xié)商。
　　(4) 剪力墻長(zhǎng)度為 60 米 ，圖紙要求設(shè)置加強(qiáng)帶，與設(shè)計(jì)部門協(xié)商加強(qiáng)帶是否可以斷開。如不同意斷開就必須等到混凝土收縮穩(wěn)定后，鋼筋受拉徐變結(jié)束后，再澆筑混凝土。
　　 (5) 混凝土澆筑前，木模應(yīng)先澆水，鋼筋要澆水冷卻，夜間氣溫下降后，再澆筑混凝土。
　　 (6) 為防止底板與剪力墻的約束力對(duì)剪力墻造成約束影響，在混凝土澆筑前先在底板上抹一層與混凝土強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)的砂漿，在砂漿初凝前立刻澆筑混凝土，來降低底板對(duì)剪力墻的約束力。
　　(7) 剪力墻應(yīng)分層澆筑，每層為 50cm 高，在一小時(shí)左右進(jìn)行二次振搗，排除鋼筋下部粗骨料底部氣泡。上一層混凝土澆筑時(shí)，振搗棒插入下層混凝土 10cm 厚為宜。
　　 (8) 混凝土終凝后，可把側(cè)模打 開 1 ～ 2cm ，剪力墻上部設(shè)噴壺澆水養(yǎng)護(hù)，但需控制水溫，防止混凝土內(nèi)部與外部的溫差大，而直接用冷水激。
　　 (9) 混凝土澆筑后，側(cè)模 3 天后再拆，從澆筑時(shí)算，連續(xù)養(yǎng)護(hù) 14 晝夜。
　　 (10) 已發(fā)生小于 0.3mm 以下的裂縫，涂刷滲透結(jié)晶型涂料起到自密實(shí)作用；大于 0.3mm 的裂縫，采用聚胺脂防水材料壓力灌漿，以起到隔絕空氣防止鋼筋銹蝕，滿足堵塞裂縫的作用。

[ 應(yīng)用實(shí)例 4]

　　混凝土配合比是現(xiàn)場(chǎng)混凝土質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，它直接影響著混凝土施工的難易，影響著混凝土工程的內(nèi)在質(zhì)量及外觀，影響著混凝土的成本，因此對(duì)混凝土的配合比如何進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整就顯得尤為必要和迫切。本文根據(jù)混凝土理論及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，來談一下施工混凝土配合比在性能和經(jīng)濟(jì)方面優(yōu)化的一些措施?！　∑胀ɑ炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)就是依照工程設(shè)計(jì)和施工要求，選擇適于制作所需混凝土的原材料，按照設(shè)計(jì)確定的混凝土性能和經(jīng)濟(jì)性原則，選擇恰當(dāng)?shù)慕M分和材料用量。雖然混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)已有一整套完整的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范指導(dǎo)操作，但由于現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境條件制約及當(dāng)?shù)靥囟ǖ夭牡仍?，決定了配合比設(shè)計(jì)不全是科學(xué)進(jìn)行，它只能是在當(dāng)?shù)赝ㄓ玫牟牧现羞x擇合適的組成材料，并確定其特性能夠滿足配比設(shè)計(jì)性能最低要求的同時(shí)又是最經(jīng)濟(jì)的組合。一般混凝土配合比設(shè)計(jì)主要包含兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是依照規(guī)范要求選擇適合配制所需混凝土性能的原材料；二是對(duì)各原材料合理組配，求得滿足工程設(shè)計(jì)和施工要求技術(shù)指標(biāo)的混凝土，使強(qiáng)度富余適宜、工作性滿足施工需要、環(huán)境耐久性滿足工程設(shè)計(jì)要求、經(jīng)濟(jì)性滿足成本最低的要求等。本文重點(diǎn)論述第二方面的相關(guān)問題。

1 、混凝土理論配合比設(shè)計(jì)
　　 配合比設(shè)計(jì)是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工特點(diǎn)在混凝土最大密實(shí)度理論的基礎(chǔ)上，考慮集料比表面積對(duì)起潤(rùn)滑作用的漿體數(shù)量的影響，根據(jù)工藝特點(diǎn)，使填滿集料孔隙外提供混凝土工作性的過剩漿體量最佳、性能最優(yōu)的過程。配比設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先采用正交法設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)確定合適的各配比參數(shù)，提高工作效率。對(duì)于配合比設(shè)計(jì)方法，規(guī)范已有詳細(xì)規(guī)定，但不論采用假定容重法、體積法還是經(jīng)驗(yàn)法，主要有以下幾個(gè)過程：

(1) 根據(jù)施工要求確定混凝土配制強(qiáng)度和施工坍落度。配合比設(shè)計(jì)應(yīng)保證混凝土在澆筑時(shí)達(dá)到要求的性能，這就要求設(shè)計(jì)初始工作性能高于澆筑工作性，應(yīng)考慮運(yùn)輸、密實(shí)等過程對(duì)工作性的要求及經(jīng)此過程引起的工作性損失問題。在室內(nèi)試配設(shè)計(jì)時(shí)，可先設(shè)計(jì)低坍落度混凝土，然后通過摻入推薦摻量外加劑或增加水泥漿量來調(diào)整至設(shè)計(jì)坍落度。配制強(qiáng)度的富裕 ( 標(biāo)準(zhǔn)差 ) 應(yīng)與施工控制水平相一致，考慮到經(jīng)濟(jì)和安全因素，一般現(xiàn)場(chǎng)配比設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差不宜低于 5.0MPa ，現(xiàn)場(chǎng)配比設(shè)計(jì) 28d 強(qiáng)度富裕宜控制在 8~12MPa 。
(2) 確定單位用水量，選擇水灰比。根據(jù)集料粒形、級(jí)配和外加劑的性能來綜合確定用水量。由于水灰比決定著水泥漿體的空隙率，對(duì)于給定的材料，混凝土強(qiáng)度只取決于水灰比，因此應(yīng)盡量找到選定材料水灰比和強(qiáng)度之間的關(guān)系，以確定合適的水灰比。在沒有經(jīng)驗(yàn)資料前，應(yīng)依照鮑羅米公式根據(jù)水泥強(qiáng)度和設(shè)計(jì)強(qiáng)度來計(jì)算水灰比，但無論何時(shí)水灰比均應(yīng)同時(shí)滿足強(qiáng)度和耐久性要求。
(3) 確定混凝土砂率，計(jì)算單位混凝土粗、細(xì)集料用量。砂率根據(jù)混凝土類型、坍落度及砂的細(xì)度模數(shù)和超粒徑顆粒含量等綜合因素確定。按照密實(shí)度理論，在配比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使單位體積混凝土中盡量擁有較大體積的集料，以減少水泥漿體量，而單位體積混凝土中粗骨科體積與最大粒徑和砂的細(xì)度模數(shù)相關(guān)，因此，砂率設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)施工工藝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，盡量采用較大粒徑的級(jí)配碎石和級(jí)配中粗砂，并應(yīng)盡量滿足集料整體密級(jí)配，以使混凝土性能處于最佳集料組合狀態(tài)。
　　 另外，當(dāng)在配合比設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土粘聚性欠佳，一般可采用提高砂率、用較細(xì)砂替代部分粗砂和增大水泥漿量等措施來加以調(diào)整。
(4) 外加劑和摻和料的類型和摻量的選擇確定。外加劑優(yōu)選應(yīng)貫徹性能價(jià)格比最優(yōu)原則。首先應(yīng)進(jìn)行不少于 3 種外加劑的混凝土性能現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化比對(duì) ( 外加劑可現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化調(diào)整 ) ，根據(jù)外加劑標(biāo)準(zhǔn)要求和工程對(duì)混凝土的要求，選用具有最優(yōu)指標(biāo)的外加劑，對(duì)單位混凝土的減水劑價(jià)格進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比對(duì)，然后確定一種外加劑供現(xiàn)場(chǎng)使用，并同時(shí)備用一種供應(yīng)急采用。
　　 當(dāng)摻和料的摻入目的是為改善混凝土和易性時(shí)采用較低摻量，對(duì)粉煤灰一般控制在 10 ％以下；當(dāng)摻和料摻入是為降低水泥量時(shí)，粉煤灰一般可摻入 10 ％～ 30 ％，礦渣可摻入 20 ％ ~60 ％，具體摻量應(yīng)經(jīng)試配檢驗(yàn)并綜合各性能指標(biāo)來確定。
(5) 對(duì)理論基準(zhǔn)配合比設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行試拌調(diào)整并確定試驗(yàn)室配合比。由于在理論計(jì)算中運(yùn)用了一些假設(shè)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，因此有必要對(duì)試拌結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，檢查實(shí)際工作性及相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)混凝土工作性和強(qiáng)度確定最合適的參數(shù)。

2 、配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

(1) 在進(jìn)行混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)鍵要考慮的是水泥的價(jià)格比集料的價(jià)格貴得多，因而所有可能采取的步驟都首先應(yīng)該是用以減少混凝土拌合物中的水泥用量，并滿足工藝性和工程技術(shù)性能；或者用價(jià)格更便宜的磨細(xì)材料 ( 如粉煤灰、礦渣、高嶺土等 ) 替代部分水泥用量并保證混凝土拌合物的主要性能特征，以此來提高混凝土性能，降低混凝土造價(jià)。
(2) 從結(jié)構(gòu)的安全角度出發(fā)，強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)作為最低強(qiáng)度。由于材料、拌和方法、運(yùn)輸、灌注以及混凝土試樣的制作、養(yǎng)護(hù)和測(cè)試等各方面發(fā)生的波動(dòng)，按照統(tǒng)計(jì)學(xué)原則，為保證達(dá)到工程設(shè)計(jì)強(qiáng)度的概率滿足規(guī)范規(guī)定要求，則混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度必須有一定的富裕，該富裕值應(yīng)與混凝土的生產(chǎn)控制水平相聯(lián)系，即一定階段同規(guī)格混凝土的強(qiáng)度變異性即標(biāo)準(zhǔn)差決定。技術(shù)上要求的工作性與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)類型、運(yùn)輸及密實(shí)方式相關(guān)，要想優(yōu)化混凝土配合比就必須與現(xiàn)場(chǎng)施工工藝控制水平相聯(lián)系。在配比設(shè)計(jì)計(jì)算中，配制強(qiáng)度應(yīng)是試拌或施工平均強(qiáng)度，因此控制材料穩(wěn)定、計(jì)量精密、拌和規(guī)范是優(yōu)化混凝土配合比的前提和基礎(chǔ)。
(3) 工作性是混凝土的重要性質(zhì)，混凝土拌合物的工作性通常用新拌混凝土的粘聚性、保水性和坍落度、擴(kuò)展度以及它們的經(jīng)時(shí)變化來衡量。當(dāng)集科棱角減少、表面粗糙顆粒減少時(shí)，混凝土的工作性會(huì)有所提高；混凝土中微氣泡含量適量增加時(shí)，混凝土流動(dòng)性會(huì)有所提高，但含氣量應(yīng)控制在 3 ％～ 6 ％范圍內(nèi)；否則，對(duì)強(qiáng)度影響較大。粘聚性與施工時(shí)的振搗易密性和實(shí)體及外觀質(zhì)量密切相關(guān)，設(shè)計(jì)拌和物工作性的重要依據(jù)是混凝土的坍落度 ( 稠度 ) 不應(yīng)超出運(yùn)輸、澆灌、搗實(shí)和抹面的需要。混凝土流動(dòng)性在運(yùn)輸或灌注時(shí)間較長(zhǎng)或氣溫較高時(shí)，必須事先確定經(jīng)時(shí)損失能滿足要求的配合比。工作性差的混凝土，易產(chǎn)生離析、泌水、坍損快等有害現(xiàn)象，不僅使施工難于灌注和搗實(shí)，增加施工費(fèi)用，而且使混凝土強(qiáng)度、耐久性和外觀質(zhì)量變差。(4) 提高混凝土的密實(shí)性首先要考慮混凝土的骨料級(jí)配，在相同條件下，良好的骨料級(jí)配其孔隙率最小，拌制的混凝土在一定坍落度下所需的用水量最少。

3 、優(yōu)化混凝土配合比在施工生產(chǎn)中應(yīng)注意的問題

(1) 配料計(jì)量。為保證施工配比與室內(nèi)理論配比的一致，現(xiàn)場(chǎng)材料計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確，各種材料用量都應(yīng)以重量計(jì)量，避免采用體積或時(shí)間 ( 水、液體外加劑 ) 計(jì)量。當(dāng)外加劑以粉劑摻入時(shí)，應(yīng)在施工前以袋裝稱量并隨時(shí)抽檢，不應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)邊生產(chǎn)邊稱量，以降低人為誤差。
　　 雖然影響混凝土強(qiáng)度的因素比較多，對(duì)于一定的材料而言，一般主要以水灰比和含氣量作為影響強(qiáng)度的主要因素，因此如何控制含氣量穩(wěn)定、如何控制集料含水量以保證混凝土水灰比的穩(wěn)定，是現(xiàn)場(chǎng)施工控制的一個(gè)重要方面?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)經(jīng)常檢測(cè)砂石材料的含水量，必要時(shí)應(yīng)采取措施，例如用鏟車經(jīng)常翻拌集料來保證生產(chǎn)中配料的均一穩(wěn)定性。
(2) 減水劑應(yīng)優(yōu)先采用滯水法摻入，即在水泥 ( 摻和料 ) 、水、砂、石全部投入攪拌 30~60s 后投入減水劑，再拌和 60~90s 后出料。實(shí)踐證明，滯水法摻入可提高減水率、增加保水性、降低坍落度經(jīng)時(shí)損失、提高減水劑與水泥的適應(yīng)性，優(yōu)化混凝土性能。
(3) 隨著季節(jié)和材料變化，混凝土配合比應(yīng)適時(shí)調(diào)整。由于混凝土溫度不同，水泥水化速度不一樣，而且減水劑的減水率也不一樣，因此，隨著季節(jié)改變，配合比應(yīng)及時(shí)試拌調(diào)整，優(yōu)化配比。同時(shí)，施工中，細(xì)集料變化若導(dǎo)致細(xì)度模數(shù)波動(dòng)大于± 0 ． 2 ，就需調(diào)整配合比，以滿足施工要求。
(4) 對(duì)已施工混凝土各技術(shù)參數(shù)，如細(xì)度模數(shù)、坍落度、強(qiáng)度、含氣量等應(yīng)定期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整、優(yōu)化當(dāng)前的配合比。

4 、當(dāng)前混凝土配合比優(yōu)化的發(fā)展
　　 隨著我國(guó)交通建設(shè)的發(fā)展，過去的混凝土設(shè)計(jì)壽命 30~50 年已遠(yuǎn)不能滿足目前我國(guó)對(duì)建設(shè)工程 50~100 年的要求，由于環(huán)境氯離子、硫酸根離子、弱酸侵蝕和碳化、凍融破壞等，對(duì)混凝土耐久性要求越來越高。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、快速化和精確化對(duì)混凝土的性能要求也越來越高，提高混凝土工藝性能，降低施工難度和施工成本并保證工程質(zhì)量、提高工程耐久性是工程各方的希望，因此采用低成本、高效能的高性能混凝土就成了一個(gè)必然選擇。
(1) 一般設(shè)計(jì)混凝土配合比主要以混凝土齡期強(qiáng)度和工藝施工性能為其主要指標(biāo)，耐久性指標(biāo)往往考慮不多，實(shí)際上耐久性好的混凝土往往是采用了多種磨細(xì)摻和料和高效減水劑，常常是相對(duì)經(jīng)濟(jì)的，與優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)并不矛盾。高性能混凝土與普通混凝土的區(qū)別在于摻入了粉煤灰、高爐礦渣、微硅粉中的二種或三種摻料，并且往往采用低堿、高效減水劑，水灰比較普通混凝土配合比設(shè)計(jì)偏低，坍落度一般在 160mm 以上。 由于以礦物摻和料置換部分水泥，一方面降低了混凝土成本，另一方面由于摻和料的表面效應(yīng)、填充效應(yīng)和火山灰活性等優(yōu)化了混凝土工作性能，增加粘聚性，降低大流動(dòng)度下的泌水率，而且經(jīng)時(shí)損失小。對(duì)成型混凝土，后期強(qiáng)度提高大，抗凍融、抗?jié)B性、抗氯離子滲透和抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng)等，還可降低干燥收縮、降低水化熱、抵抗水及離子滲透性能高等，能顯著提高混凝土性能。
(2) 當(dāng)前，在工地現(xiàn)場(chǎng)高性能混凝土主要采用磨細(xì)粉煤灰和高爐礦渣，配以高效減水劑并微量引氣技術(shù)，水泥整體置換量達(dá) 20 ％～ 40 ％，一般坍落度在 160~ 230mm 。當(dāng)然，摻和料置換量還必須兼顧施工周期對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求，必須兼顧混凝土其它綜合性能。試驗(yàn)證明，從改善混凝土某單一性能方面考慮，當(dāng)?shù)V粉摻量達(dá)到 60 ％時(shí)水化熱降低效果較好；粉煤灰、礦粉復(fù)合摻量達(dá)到 60 ％時(shí)，降低水化熱具有明顯作用； 當(dāng)粉煤灰摻量達(dá)到 30 ％或礦粉摻量達(dá) 50 ％時(shí)，改善混凝土收縮作用較強(qiáng)；當(dāng)單摻粉煤灰 30 ％時(shí)，氯離子滲透電量最?。坏V粉單摻達(dá) 40 ％，混凝土具有最佳強(qiáng)度及滲透電量值。

[ 應(yīng)用實(shí)例5]

水泥與減水劑相容性

1 水泥與減水劑相容性檢驗(yàn)方法
1 ． 1 水泥與減水劑相容性分類
　　 水泥與減水劑相容性不好是一種籠統(tǒng)的說法。即將發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JC/T1073 《水泥與減水劑相容性試驗(yàn)方法》對(duì)“水泥與減水劑相容性”的定義為：“使用相同減水劑或水泥時(shí)，由于水泥或減水劑質(zhì)量的變化而引起水泥漿體流動(dòng)性、經(jīng)時(shí)損失的變化程度以及為獲得相同的流動(dòng)性而導(dǎo)致減水劑摻量的變化程度”。這個(gè)定義中包含了初始流動(dòng)性、流動(dòng)性經(jīng)時(shí)損失和減水劑用量 3 個(gè)要素。水泥與減水劑相容性可以分為 4 種典型的類型，圖 1 是 4 種類型相容性的 Marsh 筒檢驗(yàn)結(jié)果。
　　 圖 1(a) 相容性優(yōu)良：高效減水劑的飽和點(diǎn)明顯，大約為 0.8 ％～ 1.0 ％，達(dá)到飽和點(diǎn)時(shí)的高效減水劑摻量不高，初始流動(dòng)性較大，且 1h 后漿體的流動(dòng)性損失很小。圖 1(b) 相容性最差：達(dá)到飽和點(diǎn)的高效減水劑摻量較大 ( 大于 2.0 ％ ) ，初始流動(dòng)性不好，同時(shí) 1h 后漿體的流動(dòng)性損失很大。圖 1(c) 初始相容性較好，但流動(dòng)性損失顯著，相容性介于 (a) 和 (b) 之間。圖 1(d) 初始相容性不良，飽和點(diǎn)時(shí)高效減水劑的摻量較大，但流動(dòng)性損失不大，相容性介于 (a) 和 (b) 之間。除上述以外，水泥與減水劑相容性另一種表現(xiàn)是減水劑摻量在飽和點(diǎn)附近混凝土出現(xiàn)泌水、離析。
　　 區(qū)分水泥與減水劑相容性的類型對(duì)質(zhì)量控制有重要意義。除圖 1(a) 以外，圖 l 中 (b) 、 (c) 、 (d) 以及泌水離析均屬于水泥與減水劑相容性不良，但引起的原因和調(diào)整方法不同。

圖 1 水泥與高效減水劑相容性的不同類型

1 ． 2 水泥與減水劑相容性和水泥流變性能
　　 水泥與減水劑相容性和水泥的流變性能是兩個(gè)不同的概念。水泥的流變性能是由水泥自身性質(zhì)決定的，與減水劑無關(guān)。例如水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量反映的是水泥自身的流變性能。目前的水泥與減水劑相容性檢驗(yàn)方法對(duì)上述兩個(gè)參數(shù)未加區(qū)分，反映的是水泥流變性能和水泥與減水劑相容性的綜合結(jié)果。區(qū)分這兩個(gè)參數(shù)對(duì)水泥與減水劑相容性不良的原因分析和確定調(diào)整方法是有益的。

1 ． 3 水泥與減水劑相容性檢驗(yàn)方法
　　 水泥與減水劑相容性的檢驗(yàn)方法國(guó)內(nèi)主要有微型坍落度儀法和 Marsh 筒法。 GB50119 — 2003 《混凝十外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》和 GB/T8077 — 2000 《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》都規(guī)定了使用微型坍落度儀的凈漿流動(dòng)度檢驗(yàn)方法。曾經(jīng)在一次高強(qiáng)混凝土的生產(chǎn)試配中發(fā)現(xiàn)，微型坍落度儀的檢驗(yàn)結(jié)果與混凝土的坍落度和擴(kuò)展度之間相關(guān)性不好。徐永模等提出使用砂漿坍落擴(kuò)展度表征水泥與減水劑相容性，并證明與混凝土坍落擴(kuò)展度有良好的相關(guān)性。曾經(jīng)長(zhǎng)期使用了一種在跳桌上檢驗(yàn)的凈漿流動(dòng)度方法，對(duì)比證明，該方法在與混凝土坍落度相關(guān)性方面優(yōu)于 GB/T8077 — 2000 規(guī)定的凈漿流動(dòng)度方法。
　　 —個(gè)混凝土攪拌站曾經(jīng)多年使用 GB/T8077 — 2000 規(guī)定的凈漿流動(dòng)度檢驗(yàn)方法控制水泥與減水劑相容性，并用作混凝土試配的依據(jù)。后按建議改用方法進(jìn)行日常的生產(chǎn)控制。年半的使用結(jié)果證明，水泥砂漿坍落擴(kuò)展度與混凝土坍落度的相關(guān)性明顯好于凈漿流動(dòng)度。將連續(xù)半年測(cè)定的砂漿坍落擴(kuò)展度、凈漿流動(dòng)度分別與混凝土坍落度進(jìn)行一元線性回歸，分別見圖 2 、圖 3 。

圖 2 砂漿坍落擴(kuò)展度與混凝土坍落度一元線性回歸結(jié)果

圖 3 凈漿流動(dòng)度與混凝土坍落度一元線性回歸結(jié)果

　　圖 2 、圖 3 顯示，砂漿坍落擴(kuò)展度和混凝土坍落度的相關(guān)性明顯好于凈漿流動(dòng)度。使用砂漿坍落擴(kuò)展度表征水泥與減水劑相容性更加合適。
　　 即將發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JC/T1073 中并列了 Marsh 筒法 ( 標(biāo)準(zhǔn)法 ) 和凈漿流動(dòng)度法 ( 代用法 ) ，兩種方法均規(guī)定了使用 6 個(gè)不同的減水劑摻量進(jìn)行試驗(yàn)，凈漿配比見表 1 。這樣會(huì)大大增加試驗(yàn)數(shù)量。參照國(guó)外同類試驗(yàn)方法，建議在水泥廠的日常質(zhì)量控制中只進(jìn)行一個(gè)減水劑摻量的試驗(yàn)，當(dāng)水泥與減水劑相容性出現(xiàn)異常，為了分析異常的類型和原因可以按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的凈漿配比試驗(yàn)。使用單一減水劑摻量試驗(yàn)時(shí)，為了增加對(duì)水泥與減水劑相容性的區(qū)分，建議減水劑摻量設(shè)置為略小于飽和摻量。建議的凈漿配比見表 l 。

表 1 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和本文建議的凈漿流動(dòng)度法凈漿配比

2 水泥與減水劑相容性控制方法
2 ． 1 水泥與減水劑相容性影響因素
　　 水泥與減水劑相容性影響因素包括：熟料礦物組成；熟料燒成溫度、燒成速度及冷卻速度；混合材料種類和質(zhì)量；水泥堿含量、可溶性堿含量；水泥比表面積和顆粒分布；石膏品種和摻量；水泥粉磨溫度；水泥 fCaO 含量；水泥新鮮度；出磨水泥的冷卻速度；夏季出廠水泥溫度。

2 ． 2 提高水泥與減水劑相容性的方法
　　 盡管上面列出了幾乎全部已知影響水泥與減水劑相容性的因素，但在實(shí)際生產(chǎn)中面對(duì)水泥與減水劑相容性的波動(dòng)時(shí)，很多時(shí)候還是不能及時(shí)判斷是哪些因素在起主要作用。其原因一是影響因素的復(fù)雜多樣；二是這些影響因素缺乏可靠的影響程度的定量結(jié)果。依賴水泥廠試驗(yàn)得到這些定量關(guān)系相當(dāng)困難。在生產(chǎn)條件下各種因素同時(shí)作用，很難觀測(cè)到單一因素的影響程度；工業(yè)試驗(yàn)幾乎只能改變參數(shù)使得相容性更好，而不能輕易進(jìn)行使相容性變差的試驗(yàn)。
　　 下面的生產(chǎn) ( 試驗(yàn) ) 數(shù)據(jù)和控制經(jīng)驗(yàn)來自一個(gè)國(guó)內(nèi)合資工廠和兩個(gè)國(guó)外工廠，這些控制經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)在這 3 個(gè)水泥廠得到驗(yàn)證，證明是有效的。

2 ． 2 ． 1 控制石膏類型、不同類型比例和水泥粉磨溫度
　　 天然石膏一般以二水石膏為主，很多天然二水石膏均伴生有一定數(shù)量的無水石膏和少量半水石膏。天然無水石膏僅伴生少量二水石膏。磷石膏、濕法脫硫石膏幾乎全部為二水石膏。二水石膏在 8 0 ～ 14 0 ℃ 時(shí)逐步向半水石膏轉(zhuǎn)化，半水石膏在 13 0 ～ 200 ℃ 時(shí)逐步向無水石膏轉(zhuǎn)化。二水石膏、半水石膏和無水石膏在水中的溶解度和溶解速度差異很大，見表 2 和圖 4 。

表 2 不同類型石膏在純水中的理論溶解度 g/L

圖 4 不同類型石膏在水中的溶解速度

　　圖 4 顯示，半水石膏在水泥與水混合的最初幾分鐘內(nèi)的溶解速度顯著高于二水石膏和無水石膏，水泥中存在一定數(shù)量的半水石膏對(duì)抑制 C 3 A 的早期水化具有重要意義，可以改善水泥的流變性能。無水石膏的溶解速度最慢。水泥粉磨時(shí)如果全部使用無水石膏，盡管水泥中有足夠的 SO 3 含量，但仍不足以抑制 C 3 A 的早期水化，會(huì)導(dǎo)致水泥的流變性能劣化，與高效減水劑相容性變差。另外，當(dāng)使用木鈣、糖鈣減水劑時(shí)，水泥中的無水石膏會(huì)導(dǎo)致混凝土凝結(jié)時(shí)間異常。
　　 使用二水石膏，在水泥粉磨過程中控制磨內(nèi)水泥的溫度 ( 實(shí)際上可以方便測(cè)量的是出磨水泥的溫度 ) ，可以控制半水石膏和硬石膏的數(shù)量。二水石膏轉(zhuǎn)化為半水石膏的程度可以用石膏的半水化率表示，是指二水石膏轉(zhuǎn)化為半水石膏的質(zhì)量百分比。水泥的粉磨溫度主要與入磨熟料溫度、磨機(jī)通風(fēng)量和磨機(jī)的大小有關(guān)，最有效的控制粉磨溫度的措施是在磨內(nèi)噴水 ( 以噴水量的多少來控制 ) 。國(guó)外某水泥廠的試驗(yàn)結(jié)果表明，二水石膏的半水化率與粉磨溫度的關(guān)系如圖 5 所示。

圖 5 出磨水泥溫度與二水石膏半水化率的關(guān)系

　　圖 5 顯示，出磨水泥溫度小于 110 ℃ 很少產(chǎn)生半水石膏，出磨水泥溫度達(dá)到 13 0 ℃ ，幾乎全部二水石膏都轉(zhuǎn)化為半水石膏和硬石膏。
　　 國(guó)外某水泥廠以磨內(nèi)噴水量控制石膏的半水化率，得到不同半水化率的水泥樣品。在這些水泥樣品中摻入不同數(shù)量的聚羧酸減水劑，檢驗(yàn)水泥的砂漿初始流動(dòng)度 ( 本文的砂漿流動(dòng)度均為加入一定數(shù)量的高效減水劑后測(cè)定，與 GB/T2419 — 2005 《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》不同 ) ，結(jié)果見圖 6 。

圖 6 石膏半水化率與砂漿初始流動(dòng)度的關(guān)系

　　圖 6 顯示，隨著石膏半水化率增加，水泥砂漿初始流動(dòng)度增加。
　　報(bào)道了國(guó)外以水泥流變性能確定石膏半水化率的研究結(jié)果。以凝結(jié)時(shí)間最長(zhǎng)、用水量最低作為硫酸鹽最佳化的標(biāo)志，則粗磨水泥的石膏最佳配比為半水石膏 30 ％，無水石膏 70 ％，最低用水量約 23 ％；細(xì)磨水泥的石膏最佳配比為半水石膏 80 ％，無水石膏 20 ％，最低用水量約 32 ％，若石膏調(diào)配不當(dāng)用水量可超過 35 ％。
　　 A 廠的生產(chǎn)實(shí)踐表明，石膏中含有過多的硬石膏會(huì)損害水泥與減水劑的相容性。一方面，硬石膏與木鈣、糖鈣類減水劑會(huì)導(dǎo)致混凝土的異常凝結(jié)；另一方面，過多的硬石膏會(huì)減少水泥中二水石膏的含量。 A 廠規(guī)定天然石膏中硬石膏比例 [CaSO 4 /(CAS0 4 · 2H 2 O+CaSO 4 )]<10 ％。
　　石膏中的酸不溶物大致反映了石膏中黏土礦物的含量，黏土礦物會(huì)明顯損害水泥與減水劑相容性。 A 廠規(guī)定天然石膏中的酸不溶物 <8 ％。
　 　A 廠的水泥磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 100t/h ，在夏季控制出磨水泥溫度 12 0 ～ 12 5 ℃ 。 在水泥磨溫度偶然失控產(chǎn)生較大變化時(shí)，多數(shù)情況下觀測(cè)到水泥與減水劑相容性的變化。表 3 是 2 次出磨水泥溫度變化前后的水泥凈漿流動(dòng)度的變化。

表 3 出磨水泥溫度變化對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

　　從表 3 可以看出，水泥磨內(nèi)溫度偏低或偏高都對(duì)水泥與減水劑的相容性不利。這是因?yàn)樗嗄?nèi)溫度偏低時(shí)，水泥中溶解速度和溶解度較大的半水石膏含量不足；溫度偏高時(shí)，水泥中溶解速度慢的硬石膏含量較多。
A 廠的控制經(jīng)驗(yàn)表明，為了保證水泥中含有一定數(shù)量的半水石膏，應(yīng)該：

1) 控制石膏中硬石膏的比例，最多不超過 25 ％。
2) 控制出磨水泥溫度，最好在 12 0 ～ 12 5 ℃ ，最高不超過 130 ％。
3) 控制出磨水泥溫度的方法主要是調(diào)整磨內(nèi)噴水量。
　　上述經(jīng)驗(yàn)與文獻(xiàn)有些不同。文獻(xiàn)主張按我國(guó)的國(guó)情，一般不宜使用半水石膏。相反，根據(jù)熟料情況摻適量的天然硬石膏是有利的。
　　 適宜的石膏摻量和不同形態(tài)石膏比例，與熟料中 C 3 A 含量和結(jié)晶狀況、堿含量和堿的形態(tài)、水泥粉磨細(xì)度和水泥使用溫度等因素有關(guān)，因此，應(yīng)綜合考慮各方面因素。 A 廠熟料中 C 3 A 含量約 7.2 ％～ 7.8 ％；堿含量 (Na 2 O · eq) 約 0.65 ％～ 0.73 ％；水泥比表面積約 35 0 ～ 370m 2 /kg ，這些條件只在一個(gè)很小的范圍內(nèi)波動(dòng)， A 廠控制水泥中不同形態(tài)石膏的比例 ( 出磨水泥溫度 ) 是根據(jù)這些條件確定的。水泥中石膏的摻量和形態(tài)不僅影響水泥的流變性能和水泥與減水劑相容性，而且關(guān)系到水泥的早期水化速度、收縮與開裂性能、強(qiáng)度等，確定水泥中適宜的石膏摻量和形態(tài)還應(yīng)該考慮這些因素。
　 　目前國(guó)內(nèi)還沒有檢驗(yàn)水泥中石膏半水化率的方法，為了準(zhǔn)確描述水泥中不同形態(tài)石膏的比例對(duì)水泥性能的影響，和在水泥粉磨時(shí)準(zhǔn)確控制水泥中不同形態(tài)石膏的比例，有必要制訂石膏半水化率檢驗(yàn)方法。

2 ． 2 ． 2 水泥中石膏摻量
　　 適當(dāng)提高水泥中 SO 3 含量有利于提高水泥與減水劑相容性。 A 廠水泥中 SO 3 含量約 2.2 ％左右，由于某些原因始終未能提高。為解決水泥與減水劑相容性不良的問題，曾建議某水泥廠將水泥中 SO 3 控制目標(biāo)值從 2.0 ％提高到 2.8 ％，按 GB/T 8077 — 2000 檢驗(yàn)的水泥凈漿流動(dòng)度由 16 5 ㎜ 增加到 187mm ，水泥與減水劑相容性明顯改善。普遍來說，目前我國(guó)水泥中的 SO 3 含量偏低。

2 ． 2 ． 3 熟料中 C 3 A 含量、堿含量和硫堿比
　　 將這 3 個(gè)因素放在一起介紹是因?yàn)樗鼈冇兄芮械年P(guān)聯(lián)。熟料中 C 3 A 含量對(duì)水泥與減水劑相容性的影響已為大家所熟知；在工廠也實(shí)際觀測(cè)到這種影響。 A 廠為了凋整水泥色度，曾經(jīng)將熟料中 C 3 A 含量由 7 ． 3 ％提高到 8.5 ％，檢驗(yàn)的凈漿流動(dòng)度由 292mm 降低到 274mm 。國(guó)外某工廠為了探索在原料中摻入高鋁工業(yè)廢渣對(duì)水泥與減水劑相容性的影響進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，固定其它條件，逐步增加熟料中 C 3 A 含量，在不同階段取水泥樣品， C 3 A 含量 ( 按鮑格公式計(jì)算 ) 與砂漿初始流動(dòng)度具有一定的相關(guān)性，見圖 7 。
　　 圖 7 中的相關(guān)系數(shù)很小?？紤]按鮑格公式計(jì)算的 C 3 A 含量并不是真實(shí)的含量，用 XRD 法檢驗(yàn)了 C 3 A 實(shí)際含量，但沒有得到更好的相關(guān)關(guān)系。這提示除了 C 3 A 含量尚有其它沒有控制的因素。

圖 7 熟料中 C 3A 含量與砂漿初始流動(dòng)度的相關(guān)性
　　 水泥中堿含量對(duì)水泥與減水劑相容性的影響很多時(shí)候被描述為一種成近似線性的關(guān)系，事實(shí)上，它們的關(guān)系曲線多數(shù)情況下是非線性的，有明顯的最值。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所取的堿含量范圍最低值偏高也許是沒有發(fā)現(xiàn)非線性的主要原因。根據(jù)國(guó)外的試驗(yàn)結(jié)果指出，對(duì)于廣泛使用的萘系減水劑水泥中最佳可溶性堿含量在 0.4 ％～ 0.6 ％ (Na 2 O · ep) 。使用可溶性堿含量過低的水泥時(shí)，不僅當(dāng)減水劑摻量不足時(shí)坍落度損失會(huì)較快，且當(dāng)減水劑摻量稍高于飽和點(diǎn)時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的離析與泌水?？扇苄詨A與堿含量之間沒有確定的關(guān)系，在不同工廠它們的比例可以在 25 ％～ 75 ％之間波動(dòng)。 A 廠熟料中的可溶性堿與堿含量之比為： K 2 O 約 73 ％， Na 2 O 約 38 ％。 A 廠水泥中可溶性堿含量波動(dòng)范圍很小， Na 2 O · ep 波動(dòng)于 0.45 ％～ 0.50 ％，無法清楚地觀測(cè)到堿含量對(duì)水泥與減水劑相容性的影響。
　　 在熟料煅燒過程中，堿首先與氯化合成氯化堿，氯化堿大部分在窯的高溫帶揮發(fā)進(jìn)入氣相，少量隨熟料一起出窯。其次堿與 SO 3 化合成硫酸堿。當(dāng) SO 3 數(shù)量相對(duì)于堿不足時(shí)，有部分堿固溶于熟料礦物中，主要是進(jìn)入 C 3 A ；當(dāng)有足夠的 SO 3 時(shí)堿很少存在于 C 3 A 中。含有堿的 C 3 A 具有更高的活性，對(duì)水泥與減水劑相容性更加不利。因此控制熟料的硫堿比可以控制堿在熟料中的存在型式，從而影響水泥與減水劑的相容性。國(guó)外某水泥廠改變熟料的硫堿比，水泥的初始砂漿流動(dòng)度和經(jīng)時(shí)砂漿流動(dòng)度的變化如圖 8 所示。

圖 8 熟料 SO 3 /Na 2 O · eq( 摩爾比 ) 與水泥砂漿流動(dòng)度的關(guān)系
　　 圖 8 顯示，隨著熟料硫堿比的增加，砂漿初始流動(dòng)度和經(jīng)時(shí)流動(dòng)度均加大，對(duì)經(jīng)時(shí)流動(dòng)度的影響更加明顯。在熟料中堿含量一定的前提下，提高硫堿比，可溶性堿增加，進(jìn)入 C 3 A 中的堿減少，對(duì)改善水泥與減水劑相容性有利。
　　 A 廠熟料硫堿比 ( 摩爾比 ) 控制范圍多數(shù)情況下在 0.7 2 ～ 087 。

2 ． 2 ． 4 粉煤灰質(zhì)量
　　 A 廠 P ·Ⅱ 42.5R 水泥摻入 3 ％的石灰石， P.042.5R 水泥摻入 3 ％的石灰石和 11 ％的粉煤灰。兩個(gè)品種的水泥使用同樣的熟料，粉磨條件一致。當(dāng)粉煤灰質(zhì)量較好時(shí)，兩種水泥檢驗(yàn)的凈漿流動(dòng)度月平均值接近；當(dāng)粉煤灰質(zhì)量較差時(shí)，凈漿流動(dòng)度月平均值 P · Ⅱ 42.5R 明顯大于 P · 042.5R ，顯示了粉煤灰質(zhì)量的明顯影響。粉煤灰的燒失量越高、比表面積越低，水泥凈漿流動(dòng)度越小。

2 ． 3 水泥與減水劑相容性的穩(wěn)定性
　　 談到水泥質(zhì)量穩(wěn)定性，往往習(xí)慣性地想到水泥 28d 抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差或變異系數(shù)。其實(shí)這個(gè)穩(wěn)定性的觀念有些過于簡(jiǎn)單了，穩(wěn)定性至少還應(yīng)該包括水泥與減水劑相容性。相容性突然變差，混凝土坍落度會(huì)明顯減小，導(dǎo)致混凝土無法振搗密實(shí)，如果是泵送混凝土則可能導(dǎo)致無法泵送；相容性突然變好，混凝土坍落度會(huì)明顯增大，可能出現(xiàn)泌水、離析。無論是哪種變化，都需要及時(shí)調(diào)整混凝土配比，而重新調(diào)整的混凝土配比是來不及進(jìn)行性能驗(yàn)證的，混凝土生產(chǎn)就會(huì)存在一定程度的盲目性。接觸的混凝土攪拌站的很多質(zhì)量管理人員有一個(gè)共識(shí)：寧可容忍 2 ～ 3MPa 的抗壓強(qiáng)度波動(dòng)，也不愿意出現(xiàn)相容性的明顯波動(dòng) ( 凈漿流動(dòng)度相差 20mm 以上 ) ?？梢娝嗯c減水劑相容性穩(wěn)定的重要性。
　　 為了控制水泥與減水劑相容性的穩(wěn)定性，選擇一種評(píng)價(jià)水泥與減水劑相容性的方法并作為日常檢驗(yàn)項(xiàng)目是必要的。 A 廠前期使用文獻(xiàn)中方法檢驗(yàn)水泥凈漿流動(dòng)度，后來為了使檢驗(yàn)結(jié)果與顧客的檢驗(yàn)結(jié)果具有可比性，改為 GB/T8077 — 2000 方法?？梢愿鶕?jù)顧客需求、地區(qū)同行水平和工廠的實(shí)際情況制訂水泥與減水劑相容性目標(biāo)值，并規(guī)定允許波動(dòng)范圍。 A 廠將按 GB/T8077 — 2000 檢驗(yàn)的凈漿流動(dòng)度波動(dòng)范圍超 過± 20mm 視為較大波動(dòng)，當(dāng)波動(dòng)范圍超過± 15mm 即需要查找原因，采取糾正措施。當(dāng)波動(dòng)范圍超 過± 20mm 或遇到顧客對(duì)水泥與減水劑相容性投訴，則需要采取緊急措施。

2 ． 4 水泥與減水劑相容性的調(diào)整措施
　　 當(dāng)水泥與減冰劑相容性發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，應(yīng)該及時(shí)、有效地做出調(diào)整。分析原因和確定調(diào)整措施應(yīng)區(qū)分是初始流動(dòng)度減小還是流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失加大。

2 ． 4 ． 1 查找水泥與減水劑相容性波動(dòng)原因的方法
　　 在相容性作為質(zhì)量控制指標(biāo)的水泥廠，相容性出現(xiàn)非預(yù)期的突然變好的可能性較小，大部分非預(yù)期的波動(dòng)都是相容性變差。初始流動(dòng)度變差應(yīng)該重點(diǎn)考慮如下因素：

1) 水泥中的細(xì)顆粒 (<10μm) 含量對(duì)相容性產(chǎn)生明顯的不利影響。比表面積用來表征水泥中細(xì)顆粒含量多數(shù)情況下是適宜的。比表面積對(duì)相容性是一個(gè)比較敏感的指標(biāo)。
2) 石膏種類及水泥粉磨溫度的變化。
3) 磨內(nèi)噴水的變化。磨內(nèi)是否噴水、噴水量大小、噴水時(shí)的磨內(nèi)溫度對(duì)相容性有明顯影響。
4) 如果摻入粉煤灰，則需要檢驗(yàn)其燒失量。
5) 熟料 SM 、 C 3 A 的變化。

流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失變大應(yīng)該重點(diǎn)考慮如下因素：

1) 熟料中 C 3 A 的變化。
2) 熟料中堿含量、硫堿比的變化。
3) 石膏種類及水泥粉磨溫度的變化。

2 ． 4 ． 2 水泥與減水劑相容性較大變化的調(diào)整
　　 對(duì)相容性突然較大變化的緊急調(diào)整要求能夠迅速見效 (48h 之內(nèi) ) ，使相容性迅速恢復(fù)到正常水平。為達(dá)到這—要求，往往同時(shí)采取幾項(xiàng)措施。確定調(diào)整措施之前，首先應(yīng)該按 2 ． 4 ． 1 方法調(diào)查原因，盡量使措施有針對(duì)性。但很多時(shí)候調(diào)查原因是很困難的，可能在幾十個(gè)小時(shí)內(nèi)難以找到確切的原因。這時(shí)要把迅速使相容性回到正常水平放在首位，可以采取沒有針對(duì)性但確實(shí)有效的措施。采取這些措施的時(shí)候應(yīng)該考慮對(duì)水泥其它性能特別是強(qiáng)度的影響程度。能夠迅速改善相容性的措施包括：

1) 將水泥顆粒分布的均勻性系數(shù)控制在 0.9 0 ～ 1.1 范圍，提高平均粒徑，降低比表面積，對(duì)提高混凝土初始坍落度有效。
2) 提高熟料 SM ，降低 IM ，對(duì)提高混凝土初始坍落度，減少坍落度經(jīng)時(shí)損失均有效。
3) 提高水泥中 SO 3 含量 ( 條件是調(diào)整前水泥中 SO 3 含量低于 2.5 ％ ) ，對(duì)提高混凝土初始坍落度，減少坍落度經(jīng)時(shí)損失均有效，側(cè)重于減少坍落度經(jīng)時(shí)損失。
4) 對(duì)于萘系減水劑，將熟料中可溶性堿含量 (Na 2 O · eq) 調(diào)整到 0.5 ％± 0.1 ％范圍。對(duì)提高混凝土初始坍落度，減少坍落度經(jīng)時(shí)損失均有效。

2 ． 5 對(duì)相容性日常質(zhì)量控制的幾點(diǎn)建議

1) 建議按一定頻度進(jìn)行水泥凈漿流動(dòng)度檢驗(yàn)，盡管水泥的凈漿流動(dòng)度與混凝土坍落度之間的相關(guān)性不太理想，但是，在目前沒有更好的檢驗(yàn)方法時(shí)，凈漿流動(dòng)度幾乎是唯一的選擇。
2) 定期以混凝土坍落度檢驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)本廠水泥與高效減水劑的相容性，同時(shí)評(píng)價(jià)凈漿流動(dòng)度檢驗(yàn)結(jié)果和混凝土坍落度的相關(guān)性。
3) 選擇一種大公司生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定的萘系高效減水劑用作水泥凈漿流動(dòng)度檢驗(yàn)的基準(zhǔn)減水劑，在其質(zhì)量穩(wěn)定期內(nèi)使用。
4) 根據(jù) GB/T8077 — 2000 規(guī)定的基準(zhǔn)水泥的凈漿流動(dòng)度、用戶需求、本廠生產(chǎn)條件，建立水泥凈漿流動(dòng)度控制目標(biāo)值。
5) 當(dāng)實(shí)測(cè)水泥凈漿流動(dòng)度偏離目標(biāo)值較大時(shí) (> 20mm ) ，根據(jù)上述水泥與高效減水劑相容性的影響因素查找原因，采取措施。

[ 應(yīng)用實(shí)例 5]

泵送混凝土施工對(duì)溫度裂縫的有效控制

一、溫度裂縫產(chǎn)生的機(jī)理及特征
　　 混凝土澆筑后，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外出現(xiàn)較大的溫差，這些溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊時(shí)，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而形成裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。
　　 溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯(cuò)。梁板類長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長(zhǎng)邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。

二、影響因素和防治措施
　　 混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關(guān)?；炷猎胶?，水泥用量越大，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，形成溫度應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越大。
　　 對(duì)于大體積混凝土，其形成的溫度應(yīng)力與其結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，在一定尺寸范圍內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力也越大，因而引起裂縫的危險(xiǎn)性也越大，這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。因此防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。

1 ．混凝土原材料及配合比的選用

　　(1) 盡量選用低熱或中熱水泥，減少水泥用量。大體積鋼筋混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現(xiàn)早期升溫和后期降溫，產(chǎn)生內(nèi)部和表面的溫差。減少溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，在摻加泵送劑或粉煤灰時(shí)，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。另外，可充分利用混凝土后期強(qiáng)度，以減少水泥用量。改善骨料級(jí)配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱。
　　 (2) 摻加摻合料。大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，混凝土中摻入一定數(shù)量?jī)?yōu)質(zhì)的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰顆粒呈球狀，具有滾珠效應(yīng)，起到潤(rùn)滑作用，可改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、黏聚性和保水性，從而改善了可泵性。特別重要的效果是摻加原狀或磨細(xì)粉煤灰后，可以降低混凝土中水泥水化熱，減少絕熱條件下的溫度升高。在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時(shí)間。

2 ．施工工藝流程改進(jìn)
　　 (1) 改善攪拌工藝。采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝，可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上，使硬化后界面過渡層結(jié)構(gòu)致密、黏結(jié)力增大，從而提高混凝土強(qiáng)度 10 ％或節(jié)約水泥 5 ％，并進(jìn)一步減少水化熱和裂縫。改善混凝土的攪拌加工工藝，在傳統(tǒng)的三冷技術(shù)的基礎(chǔ)上采用二次風(fēng)冷新工藝，降低混凝土的澆筑溫度。
　　 (2) 嚴(yán)格控制澆筑流程，合理安排施工工序，分層、分塊澆筑，以利于散熱，減小約束。對(duì)已澆筑的混凝土，在終凝前進(jìn)行二次振動(dòng)，可排除混凝土因泌水，在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分，提高黏結(jié)力和抗拉強(qiáng)度，并減少內(nèi)部裂縫與氣孔，提高抗裂性。在高溫季節(jié)泵送，宜用溫草袋覆蓋管道進(jìn)行降溫，以降低入模溫度。
　　 (3) 注重澆筑完畢后養(yǎng)護(hù)混凝土。養(yǎng)護(hù)主要是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件。保溫能減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，降低混凝土表層的溫差，防止表面裂縫?；炷蠞仓螅皶r(shí)用濕潤(rùn)的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土表面緩慢冷卻。在寒冷季節(jié)，混凝土表面應(yīng)設(shè)置保溫措施，以防止寒潮襲擊。

三、溫度裂縫的處理方法
　　 混凝土裂縫的修補(bǔ)措施主要采取以下一些方法：表面修補(bǔ)法、嵌縫法、結(jié)構(gòu)加固法、混凝土置換法等。

1 ．表面修補(bǔ)法
　　 表面修補(bǔ)法主要適用于穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

2 ．嵌縫法
　　 嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏和丁基橡膠等。常用的剛性防水材料為聚合物水泥砂漿。

3 ．結(jié)構(gòu)加固法
　　 當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí)，就要考慮采用加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。

4 ．混凝土置換法
　　 混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。
　　 溫度裂縫的存在是混凝土施工中不可避免的普遍現(xiàn)象，泵送混凝土施工同樣如此。但是，我們應(yīng)該明白裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化、降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力。因此，我們?cè)谑┕ぶ校瑧?yīng)充分認(rèn)識(shí)到裂縫的出現(xiàn)對(duì) 建筑物的危害性，采取各種有效的措施和合理的處理方法來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，不斷提高混凝上澆筑質(zhì)量，滿足建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定等要求。